不同取代2'，4'-二羟基查尔酮的合成

赵 莹，张建平，李 彤，梁力曼，王月辉，赵永光

(河北科技师范学院化学工程学院，河北秦皇岛，066600)

查尔酮及其衍生物是芳香醛酮发生交叉羟醛缩合的产物，本身有着重要的药理作用，是合成黄酮的前体，同时也是一类重要的有机合成中间体，应用前景十分广泛［1～5］。查尔酮的传统合成方法是以苯乙酮及其衍生物与芳香醛为原料，在强碱或强酸催化下进行羟醛缩合，收率10%～70%(图1)。近年来，随着许多优良的催化剂如 Lewis酸(AlCl3，TiCl3，SnCl4，FeCl3，ZnCl2，BCl3)及部分稀土氯化物［6～9］的涌现，还有负载金属氧化合物［10］、相转移催化剂合成［11］都可催化芳香醛酮的羟醛缩合。合成手段也越来越多样化，微波、超声波催化合成、绿色合成等［12］。但是，对于2'，4'-二羟基查尔酮相关的合成方法文献报道不多［13，14］。笔者采取加热回流方法，探讨了反应的溶剂种类、温度、催化剂及其用量，简便快速地合成了几种不同取代羟基查尔酮，以期为今后合成羟基查尔酮类似物及黄酮化合物的中间体奠定了理论基础。

图1 2'，4'-二羟基查尔酮合成反应方程式

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

1.1.1 试剂 冰醋酸(天津市北方天医化学试剂厂生产)、氯化锌(天津市风船化学试剂有限公司生产)、间苯二酚(国药集团化学试剂有限公司生产)、磷钨酸(天津市化学试剂三厂生产)、对氨基苯磺酸(天津市河北区海晶精细化工厂生产)、氨基磺酸(天津市风船化学试剂科技有限公司生产)、对甲基苯磺酸(天津市赢达稀贵化学试剂厂生产)、4-羟基苯甲醛(国药集团化学试剂有限公司生产)、4-甲氧基苯甲醛(国药集团化学试剂有限公司生产)、3，4-二甲氧基苯甲醛(东京化成工业株式会社生产)、香草醛(天津市光复精细化工研究所生产)、苯甲醛(天津化学试剂公司生产)、对氯苯甲醛(天津化学试剂公司生产)等，均为分析纯。

1.1.2 仪器 KQ-500型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司生产)、ZF-90型暗箱式紫外投射仪(上海顾村电光仪器厂生产)、FTIR-8900红外光谱仪(日本岛津国家贸易有限公司生产)、WRS-1B数字熔点仪(上海精密科学仪器有限公司生产)、CL-2型恒温加热磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公司生产)。

1.2 实验方法

1.2.1 2，4-二羟基苯乙酮的合成 在装有回流装置的100 mL的两口瓶中加入14.00 g(103 mmol)无水ZnCl2，30 mL(0.5 mol)冰醋酸，搅拌加热使无水ZnCl2完全溶解。分批加入11.0 g(100 mmol)间苯二酚，剧烈回流反应1 h。搅拌下慢慢滴加50 mL体积分数为0.50的HCl溶液，破坏ZnCl2复合物。将反应物倾入100 mL冰水中，析出大量红棕色针状晶体，滤出晶体，水洗，干燥后得红棕色针状晶体2，4-二羟基苯乙酮 13.07 g，收率86%，m.p.143～144 ℃［3］。

1.2.2 2'，4'-二羟基查尔酮的合成 将2，4-二羟基苯乙酮与芳醛，加入溶剂、催化剂，加热搅拌，用TLC跟踪反应，而后冷却至室温;用质量分数为0.60的NaOH溶液调节pH值至5～6，倾倒入碎冰中，于大约0℃放置过夜，析出结晶，抽滤，用适量冰水洗涤，将所得固体溶于氯仿，而后用质量分数为0.05的NaHCO3溶液洗涤有机相，再用无水NaSO4干燥，蒸出溶剂，得粗品，用体积分数为0.50的乙醇溶液重结晶。

2 结果与分析

2.1 催化剂的选择

固定2，4-二羟基苯乙酮5 mmol(760.7mg)与苯甲醛5mmol(530.6 mg)用量不变，分别加入反应物总质量10%(129.1 mg)的氨基磺酸、对氨基苯磺酸、对甲苯磺酸、磷钨酸，冰醋酸为溶剂，70℃下加热搅拌。实验结果表明，以对甲苯磺酸为催化剂，2'，4'-二羟基查尔酮的产率最高，因此，在此反应中对甲苯磺酸为较优催化剂(表1)。

表1 不同催化剂对2'，4'-二羟基查尔酮产率的影响

2.2 溶剂的选择

固定2，4-二羟基苯乙酮(5 mmol)与苯甲醛(5 mmol)用量不变，分别加入10 mL冰醋酸、无水乙醇、甲醇、水(十六烷基三甲基溴化铵为相转移催化剂)，以对甲苯磺酸为催化剂，其用量为129.1 mg，70℃加热搅拌。实验结果表明，以冰醋酸为溶剂，2'，4'-二羟基查尔酮的产率最高，因此，在此反应中冰醋酸为较优溶剂(表2)。

表2 不同溶剂对2'，4'-二羟基查尔酮产率的影响

2.3 催化剂用量的选择

固定2，4-二羟基苯乙酮(5 mmol)与苯甲醛(5 mmol)用量不变，冰醋酸为溶剂，改变催化剂对甲苯磺酸用量，70℃下反应。实验结果表明，当催化剂用量为反应物总质量的15%时，2'，4'-二羟基查尔酮的产率最高，此量为反应的催化剂最佳加入量(表3)。

2.4 反应温度的选择

固定2，4-二羟基苯乙酮(5 mmol)与苯甲醛(5 mmol)用量不变，冰醋酸为溶剂，对甲苯磺酸193.7 mg，于不同温度下加热搅拌。实验结果表明:温度是影响反应查尔酮收率的重要因素。

温度低，产率则低;升高温度，产率也随之增加，但当温度高于90℃，产率有所下降，这可能是由于温度对催化剂活性的影响，温度太高，副反应多，从而使产物的产率降低。因此选择反应温度为90℃(表4)。

2.5 2'，4'-二羟基查尔酮类似物的合成

选择不同取代的芳醛(5 mmol)与2，4-二羟基苯乙酮(5 mmol)，以冰醋酸为溶剂，对甲基苯磺酸为催化剂，其用量为反应物总质量的15%，90℃条件下合成2'，4'-二羟基查尔酮。TLC跟踪反应。实验结果表明，不论醛上连有给电子基团还是吸电子基团，均能得到较好收率的2'，4'-二羟基查尔酮(表5)。但相对而言，对氯苯甲醛合成的查尔酮产率要高于另外几种底物合成的查尔酮。这可能是由于氯为吸电子基团，使得醛上的碳正离子正电性增强，从而相对容易进行反应生成产物;而羟基和甲氧基都是给电子基团，降低了反应的活性，故而产率稍低。

表3 催化剂用量对2'，4'-二羟基查尔酮产率的影响

表4 温度对2'，4'-二羟基查尔酮产率的影响

表5 几种2'，4'-二羟基查尔酮的合成

查尔酮 a红外图谱数据(IR(KBr)v/cm－1):3 176，1 713，1 558，1 465，1 429，3 036，1 222，970 cm－1。IR图谱数据表明:在3 176 cm－1是芳香化合物酚羟基伸缩振动峰;1 635 cm－1存在一个羰基吸收峰;3 036 cm－1是苯环上的C-H伸缩振动峰;1 558，1 465，1 429 cm－1是苯环骨架振动吸收峰;1 222 cm－1是C-O伸缩振动吸收峰;970 cm－1是反式双键的C-H弯曲振动吸收峰。经红外和熔点的测定，与参考文献相符，确认是2'，4'-二羟基查尔酮。

其他化合物的红外图谱数据如下。

b:3 187，1 698，1 579，1 503，1 434，3 033，1 238

c:3 176，1 720，1 606，1 558，1 442，3 028，1 223

d:3 320，1 715，1 519，1 496，1 440，3 033，1 218

e:3 389，1 708，1 580，1 472，1 430，3 085，1 230

f:3 389，1 711，1 580，1 472，1 430，3 085，1 237

3 结 论

本次研究以对甲基苯磺酸为催化剂，其用量为反应物总质量的15%，冰醋酸为溶剂，90℃加热搅拌条件下合成几种不同取代的2'，4'-二羟基查尔酮，产率为61.51%～74.96%。该方法具有催化剂廉价易得、操作简便等优点。

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