羥醛縮合合成查爾酮

1、廣東石油化工學(xué)院研究型實(shí)驗(yàn)羥醛縮合合成查爾酮學(xué)院（系）：化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝摘要：查爾酮是一種黃酮類化合物,是合成多種天然化合物重要的有機(jī)合成中間體。查爾酮的化學(xué)結(jié)構(gòu)為1,3-二苯基丙烯酮,以它為母體的天然化合物存在于甘草、紅花等植物中,這些天然查爾酮常含酚羥基。其常見合成方法是以苯甲醛和苯乙酮為原料,加入堿、酸或金屬等物質(zhì)作為催化劑進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng),但產(chǎn)率較低,副產(chǎn)物多。本次實(shí)驗(yàn)是以苯甲醛和苯乙酮為原料,選擇了適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，還運(yùn)用了攪拌裝置、重結(jié)晶裝置、薄層色譜分離裝置等，由于其顯著的生物藥理活性及獨(dú)特的可塑性結(jié)構(gòu),近年來引起了化學(xué)工作者的研究興趣。本研究實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行是有必要的。關(guān)

2、鍵詞 查爾酮 羥醛縮合反應(yīng) 攪拌裝置 重結(jié)晶裝置 薄層色譜分離裝置Aldol condensation combining ChalconeAbstract:Flavonoids is a kind of Chalcone is synthesis of a variety of natural compounds are important organic intermediates.The chemical structure of Chalcone 1 3 - diphenyl ketone of propylene,Maternal natural compounds for it e

3、xists in Licorice safflower plants, etc,this naturally flavonoids often phenol hydroxyl.It is the usually way to carry out the condensation reaction of hydroxyl aldehyde with the addition of alkali, acid or metal as catalyst, the benzene formaldehyde and benzene ethyl ketone were used as raw materia

4、ls.But the yield was lower and the by-products were more.In this experiment, the suitable catalyst was selected as the raw material of benzene formaldehyde and benzene ethyl ketone.Stirring device, recrystallization device, thin layer chromatography separation device, etc. are also used.Because of i

5、ts significant biological and pharmacological activity and plasticity of the unique structure, in recent years has attracted the interest of chemists.It is necessary to carry out the experiment in this research.Key words Flavonoid Aldol condensation reaction Mixing plant Recrystallization device Thi

6、n layer chromatographic separation device前言：查爾酮（Chalcone）C15H12O，又名苯乙烯基苯基酮、亞芐基苯乙酮。淡黃色斜方或菱形結(jié)晶，熔點(diǎn)57-58，密度1.0712g/cm，不溶于水，易溶于醚、氯仿、二硫化碳和苯，微溶于醇，難溶于冷石油醚。有刺激性，有毒。是合成黃酮類化合物的重要中間體，廣泛的存在于自然界中(a)T.Iwashia，J·Kitajima . Phytoehemitry, 2000, 55:971-974; (b) M. Geanne，D·Andrade Cunha, J·Bezarra Font

7、enele and VLetieiaCosta-Lotufo J. Phytotherapy ResearehPhytother Res, 2003, 17: 1244-1246 。它對(duì)植物抵抗疾病、寄生蟲等起重要作用。其本身也有重要的藥理作用。由于其分子結(jié)構(gòu)具有較大的柔性，能與不同的受體結(jié)合，因此具有廣泛的生物活性 Wu Jun, Wan F, Yi H. A potent anti-HIV chalcone and flavonoids from genus desmos J BioorgMed Chem Lett, 2003, 13:1813-1815 Liu M, Wilairatp,

8、 Gom L·Antimalarial alkoxylated and hydroxylated chalones Structure-activity Relation-ship analysis J. JMed Chem, 2001, 44:4443-4452。由于其顯著的生物藥理活性及獨(dú)特的可塑性結(jié)構(gòu)，近年來引起了化學(xué)工作者的研究興趣。能發(fā)生取代、加成、縮合、氧化、還原反應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)由苯乙酮在堿性條件下與苯甲醛縮合而成。除此之外羥醛縮合合成查爾酮的方法有很多種。催化劑合成方法多采用在堿或酸催化下苯乙酮與芳醛進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng), 經(jīng)典合成方法是使用強(qiáng)堿如氫氧化鈉、醇鈉,或者強(qiáng)酸來催化

9、苯乙酮及其衍生物與芳香醛進(jìn)行縮合反應(yīng)而得到，但副反應(yīng)多,產(chǎn)率較低。郭宏雄,藏庶聲,李文科,等.查爾酮的制備J.蘭州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),1998,24(2):12213綠色合成 因經(jīng)典的合成方法產(chǎn)率低，產(chǎn)生的副反應(yīng)也較多，而且有機(jī)溶劑大多價(jià)格比較貴，有毒，容易污染環(huán)境，所以2006年段宏昌段宏昌,姜恒,宮紅.查爾酮衍生物的綠色合成J.中國(guó)藥業(yè),2006,15(15):30231 等發(fā)表了論文，介紹了一種綠色環(huán)保的合成方法，以苯甲醛衍生物和 苯乙酮為原料,弱堿碳酸鉀為催化劑,用十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)作相轉(zhuǎn)移催化劑,以水作溶劑于回流條件下反應(yīng)6h,產(chǎn)率高達(dá)90%。工藝具有反應(yīng)條件溫和、化學(xué)選擇性

10、強(qiáng)、不用惰性氣體保護(hù)、產(chǎn)物易分離、合成方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)何文香，寧海峰，鄭旭煦，殷鐘意，謝晶晶. 合成查爾酮化合物新方法的研究進(jìn)展J. 重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009.6。微波合成 近年來發(fā)現(xiàn)超聲波能有效地促進(jìn)有機(jī)反應(yīng)，因而超聲波技術(shù)在有機(jī)合成中的應(yīng)用引起了人們的興趣和重視劉翔風(fēng)等.查爾酮合成方法的研究進(jìn)展J.福建中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)系，2009,8 。2007年朱鳳霞等朱鳳霞,周建峰,肖洪卿,等.二茂鐵基查爾酮衍生物的微波合成J.化學(xué)試劑,2007, 29 (7):434-436發(fā)表了用NaOH作催化劑、無水乙醇作溶劑,在微波輻射條件下使乙?；F與芳醛發(fā)生縮合反應(yīng)以制備9個(gè)二茂鐵基查爾酮衍生

11、物。反應(yīng)時(shí)間只需0. 54 min,產(chǎn)率61% 84%之間,操作簡(jiǎn)便。 2006年徐宛瑜徐宛瑜.四丁基溴化銨存在下水介質(zhì)中微波促進(jìn)2-羥基查爾酮的合成J.徐州師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006,24(1):64-65等報(bào)道了用2-羥基苯乙酮與取代苯甲醛在20%NaOH 水溶液中,在四丁基溴化銨( TB2AB)存在下,微波輻射37min,合成了13種羥基查爾酮及其衍生物,收率良好,在57%85%之間。溶液合成董秋靜, 羅春華.對(duì)位取代查爾酮衍生物的合成J .精細(xì)化工中間體, 2007, 37(5):31-39 2007年董秋靜等發(fā)表了以苯甲醛和苯乙酮衍生物為原料, 在氫氧化鈉乙醇水溶液中, 室溫

12、下制備了一系列的查爾酮衍生物的論文。方法簡(jiǎn)單, 操作容易, 后處理方便, 收率在60% 90%之間, 特別適合于羥基查爾酮的合成。研磨法室溫下采用研磨法，研磨20 min，以NaOH/Na2CO3作為催化劑，苯甲醛、苯乙酮和催化劑的最佳摩爾比為642，選用75% 乙醇溶液為重結(jié)晶溶劑，查爾酮的產(chǎn)率可以達(dá)到80. 6%。該法具有反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)便、能耗小、不使用有毒有害溶劑等優(yōu)點(diǎn)。楊德紅，楊本勇.研磨法合成查爾酮J. 中原工學(xué)院，2013,12實(shí)驗(yàn)原理：一、 反應(yīng)原理具有-H的醛或酮，在堿催化下生成碳負(fù)離子，然后碳負(fù)離子作為親核試劑對(duì)醛或酮進(jìn)行親核加成，生成羥基醛，羥基醛受熱脫水生成-不飽和

13、醛或酮。在稀堿或稀酸的作用下，兩分子的醛或酮可以互相作用，其中一個(gè)醛（或酮）分子中的-氫加到另一個(gè)醛（或酮）分子的羰基氧原子上，其余部分加到羰基碳原子上，生成一分子-羥基醛或一分子-羥基酮。這個(gè)反應(yīng)叫做羥醛縮合或醇醛縮合。通過醇醛縮合，可以在分子中形成新的碳碳鍵，并增長(zhǎng)碳鏈。本實(shí)驗(yàn)采用的方法是苯乙酮與苯甲醛在氫氧化鈉催化下進(jìn)行反應(yīng)二、 反應(yīng)的跟蹤本實(shí)驗(yàn)采用的方法是苯乙酮與苯甲醛在氫氧化鈉催化下進(jìn)行反應(yīng)，但因?yàn)樵摲磻?yīng)沒有明顯的現(xiàn)象可讓實(shí)驗(yàn)者直接判斷其反應(yīng)的終點(diǎn)，所以往往會(huì)采用其他方式進(jìn)行反應(yīng)的跟蹤，本實(shí)驗(yàn)采用薄層色譜法。薄層色譜法是一種非常有用的跟蹤反應(yīng)手段。薄層色譜法屬于固-液吸附色譜，是一種

14、微量的分離分析方法，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、速度快、分離效果好、靈敏度高以及能使用腐蝕性顯色劑等優(yōu)點(diǎn)，適用于小量樣品（幾到幾十微克，甚至0.01g）的分離。其也常用作柱色譜的先導(dǎo)，可用于柱色譜分離中展開劑的選擇，也可監(jiān)視柱色譜的分離狀況和效果。操作方法：薄層色譜技術(shù)包括制板、點(diǎn)樣、展開、顯色、等。在制備薄層板時(shí)，首先將吸附劑調(diào)成糊狀，然后采用簡(jiǎn)單的平鋪法和傾斜法將糊狀物涂抹在干凈的載玻片上，制成薄層板。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，薄層板由老師提供。然后進(jìn)行薄層板的活化過程，將涂好的薄層板在室溫下水平放置晾干后，放入烘箱內(nèi)加熱活化，活化條件根據(jù)需要條件而定。薄層板的活性還與含水量有關(guān)，其活性隨含水量的增加而下降?；罨?/p>

15、的薄層板應(yīng)放在干燥器內(nèi)保存。點(diǎn)樣：將樣品溶于低沸點(diǎn)溶劑中，配成1%的溶液，（本實(shí)驗(yàn)采用了石油醚和乙酸乙酯作為溶劑），用內(nèi)徑小于1mm管口平整的毛細(xì)管點(diǎn)樣，在薄層板一端約1.0cm處，垂直地輕輕地接觸到薄層板的吸附劑，樣品溶液就可以點(diǎn)到薄層板上。如果同一塊薄層板上點(diǎn)兩個(gè)樣，兩斑點(diǎn)間距應(yīng)保持11.5cm為宜。展開與顯色：選擇合適的展開劑是至關(guān)重要的。一般展開劑的選擇與柱色譜中洗脫劑的選擇類似，即極性化合物選擇展開劑，非極性化合物選擇非極性展開劑。然后將薄層板放入裝有配好的展開劑的廣口瓶中，當(dāng)展開劑上升至離薄層板上端約1cm處時(shí)，將薄層板取出，并用鉛筆標(biāo)出展開劑的前沿位置，待薄層板干燥后，便可觀察斑

16、點(diǎn)的位置，如果斑點(diǎn)無顏色，可在紫外燈下觀察熒光斑點(diǎn)，也可用顯色劑顯色，如：碘熏顯色。本實(shí)驗(yàn)采用的是使用紫外燈觀察熒光斑點(diǎn)。三、 產(chǎn)品純化本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的純化采用重結(jié)晶的方法。從有機(jī)化學(xué)制備反應(yīng)中分離出的固體有機(jī)化合物物一般是不純的，其中夾雜著一些反應(yīng)的副產(chǎn)物、未反應(yīng)完的原料等雜質(zhì)，純化這類固體有機(jī)化合物的有效方法之一是重結(jié)晶法。其基本原理是：利用在不同溫度下被提純物質(zhì)與雜質(zhì)在同一溶劑中的溶解性能的差異，將雜質(zhì)分離出去的方法。重結(jié)晶成功的關(guān)鍵在于選擇適當(dāng)?shù)娜軇?，一種良好的溶劑必須符合：所選溶劑應(yīng)不與被提純物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；在較高溫時(shí)能溶解多量的被提純物質(zhì)，而在室溫或更低溫度時(shí)只能溶解很少量，這樣才能

17、保證有較高的回收率；對(duì)雜質(zhì)的溶解度非常大或非常?。蝗菀讚]發(fā)（溶劑的沸點(diǎn)較低），易與結(jié)晶分離而被除去；能得到較好的結(jié)晶，且毒性小，操作比較安全，價(jià)格低廉，易回收。本實(shí)驗(yàn)采用的溶劑是95%的乙醇。藥品和儀器：藥品：苯甲醛、苯乙酮、10%NaOH溶液、95%乙醇、石油醚、乙酸乙酯儀器：攪拌器、抽濾瓶，滴液漏斗，三頸瓶、溫度計(jì)、燒杯、玻璃棒、量筒、熔點(diǎn)儀、薄層板、廣口瓶、紫外燈實(shí)驗(yàn)過程：在裝有攪拌器、溫度計(jì)的三頸瓶中，加入25mL10%NaOH溶液，20mL的 乙醇和6mL苯乙酮(0.05mol)。先攪拌30分鐘后，再用膠頭滴管向三頸瓶中緩慢滴加5mL的苯甲醛(0.05mol)，滴加速度控制在保持反應(yīng)

18、溫度于2530之間。滴加完畢，在室溫下繼續(xù)攪拌1h后，使用薄層板進(jìn)行跟蹤，觀察各點(diǎn)的位置，判斷反應(yīng)進(jìn)程，然后繼續(xù)攪拌1h后，再點(diǎn)一次薄層板，直至反應(yīng)完全。反應(yīng)結(jié)束后，將三頸瓶置于冰水浴中冷卻30min，使結(jié)晶完全。然后進(jìn)行減壓抽濾，收集產(chǎn)物，用水充分洗滌，用玻璃棒蘸取洗滌液，滴在石蕊試紙上，直至洗滌液對(duì)石蕊試紙顯中性。然后用少量冷乙醇（56mL）洗滌結(jié)晶，擠壓抽干。得到查爾酮粗產(chǎn)品。稱量，6.8g。對(duì)粗產(chǎn)品進(jìn)行重結(jié)晶，按照每克產(chǎn)物約需45mL的溶劑，向粗產(chǎn)品中加入34mL的95%乙醇。然后進(jìn)行抽濾，得到純的產(chǎn)物。稱量，3.3g。再用薄層色譜法進(jìn)行跟蹤，當(dāng)薄層板上只有一個(gè)點(diǎn)時(shí)，說明產(chǎn)品較純。最后

19、測(cè)其熔點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:理論產(chǎn)量：0.05molx208g/mol=10.40g實(shí)際產(chǎn)量：3.3g產(chǎn)率：（3.3/10.40）x100%=31.7%熔點(diǎn)：58產(chǎn)物熔點(diǎn):53.2薄層色譜法檢測(cè)結(jié)果圖：（最后利用薄層色譜法檢測(cè)，薄層板上只有一個(gè)點(diǎn)，說明產(chǎn)品較純）討論：本次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率很低，原因可能是反應(yīng)的時(shí)間不夠久沒有充分的進(jìn)行反應(yīng)。由于反應(yīng)產(chǎn)生的副反應(yīng)較多，所以對(duì)產(chǎn)率也會(huì)有一定的影響。在滴加苯甲醛的過程中溫度沒有控制好，也有可能是催化劑NaOH溶液的量不夠。在結(jié)晶的時(shí)候，出現(xiàn)了結(jié)晶困難的狀況，通過查詢資料得知。當(dāng)溶液過飽和時(shí)會(huì)出現(xiàn)析晶困難的現(xiàn)象?；蛘呤侨萜鲀?nèi)部過于光滑，沒有結(jié)晶點(diǎn)。也有可能是溶液沒有充分

20、反應(yīng)得到產(chǎn)物，產(chǎn)物含量過低不能夠結(jié)晶。在加了晶種之后溶液漸漸結(jié)晶。參考文獻(xiàn)：1) (a)T.Iwashia，J·Kitajima . Phytoehemitry, 2000, 55:971-974; (b) M. Geanne，D·Andrade Cunha, J·Bezarra Fontenele and VLetieiaCosta-Lotufo J. Phytotherapy ResearehPhytother Res, 2003, 17: 1244-1246 2) Wu Jun, Wan F, Yi H. A potent anti-HIV chalcone and flavonoids f