脱氢枞胺基多酚衍生物的合成及结构

刘超祥，林中祥

1.亳州职业技术学院，安徽亳州，236800；2.南京林业大学化学工程学院，江苏南京，210037

脱氢枞胺基多酚衍生物的合成及结构

刘超祥1，林中祥2

1.亳州职业技术学院，安徽亳州，236800；2.南京林业大学化学工程学院，江苏南京，210037

摘要：[目的]合成负载儿茶酚基脱氢枞胺多酚衍生物。[方法]以脱氢枞胺为起始原料，经硝化、还原、缩合和氧化反应，合成出脱氢枞胺键合多个儿茶酚基衍生物。[结果]合成出一种新化合物—12N,18N-双(3,4-二羟基苯次甲基)-14-硝基脱氢枞胺的二聚体2e。[结论]合成负载儿茶酚基脱氢枞胺多酚衍生物的结构经1H NMR,13C NMR,IR、MS和元素分析进行表征，并得到确认。

关键词：脱氢枞胺；儿茶醛；聚合作用；核磁共振；质谱

植物来源儿茶酚化合物具有多方面的生物活性，包括抗衰老、抗炎、抗突变、抗癌细胞、减少过敏性皮炎和预防心血管疾病等[1-7]。负载儿茶酚的人造分子对HIV-1整合酶有抑制作用[8]，对帕金森病也有一定疗效[9-10]；以儿茶酚为终端的聚合物还可以作为胶黏剂的前体[11-13]。

目前用脱氢枞胺(1)负载儿茶酚合成大分子胶黏剂的研究较少。本文以脱氢枞胺(1)为起始原料，通过脱氢枞胺苯环的硝化反应和还原反应，生成12-氨基-14-硝基脱氢枞胺(2b)，2b与儿茶醛反应生成12,18-双[(3,4-二羟基苯次甲基)氨基]-14-硝基脱氢枞烷(2c)，对2c聚合作用进行研究，合成出脱氢枞胺基多酚衍生物2e(图1)，其结构经1HNMR,13CNMR,IR、MS和元素分析进行表征。

1实验部分

1.1仪器和试剂

核磁共振光谱仪(DRX-400MHz，Bruker，德国，DMSO为溶剂，TMS为内标，5mmQNP探头，30℃)；Nicolet360 型傅立叶红外光谱仪(Nicolet-360型，美国尼高力仪器公司，KBr压片)；基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪(ABI-028_TY8412，美国爱普拜斯应用生物系统贸易，基质为α-氰基-羟基肉桂酸，负离子检测)；VarioELⅢ型元素分析仪(VarioELⅢ，德国Elementar公司)。

图1　试剂和条件

岐化松香胺，含脱氢枞胺70%(桂林松泉林化工业有限责任公司)；薄层层析硅胶，GF254(青岛海洋化工厂)；其余化学试剂均为分析纯。

1.2合 成1.2.12a-2d的合成

化合物1在混酸(HNO3/H2SO4)作用下，C环发生硝化反应生成12,14-二硝基脱氢枞胺的硫酸盐固体，该硫酸盐在碱性条件下水解得12,14-二硝基脱氢枞胺(2a)；乙醇溶液中，2a与80%水合肼经FeO(OH)催化，发生选择性还原反应生成2b；氮气保护下，2b与儿茶醛在乙醇溶液中回流，发生缩合反应生成12,18-双[(3,4-二羟基苯次甲基)氨基]-14-硝基脱氢枞烷(2c)；在乙醇溶液中，2c与过量的硼氢化钠反应生成12,18-双[(3,4-二羟基苯亚甲基)氨基]-14-硝基脱氢枞烷(2d)[14-15]。

1.2.22e的合成

N2保护下，在装有温度计、冷凝管和电磁搅拌四口瓶(50mL)中加入120mg(0.10mmol)化合物2c，用10mL无水甲醇溶解，加热至50℃，滴加0.1%mol的H2O2，恒温30min，加入0.1%mol的Vc反应5h，以甲醇、石油醚(1∶1)混合溶液重结晶得黑色粉末12N,18N-双(3,4-二羟基苯次甲基)-14-硝基脱氢枞胺的二聚体(2e)101mg，得率84.2%，m.p.>300℃;1HNMRδ:9.74(s,1H,H-26),8.32-8.39 (d,J=14.0Hz,2H,28,28′-H),8.13-8.16(s,2H,21,21′-H),7.46-7.51(d,J=1.8Hz,2H,11,11′-H),7.34-7.20(m,4H,30,30′,34,34′-H),7.09-7.14(s,2H,27,27′-H),7.01-6.78(m,6H,23,23′,24,24′,33,33′-H),5.03-5.06(s,2H,O-H…O),3.42-3.39(m,4H,18,18′-H),2.88-2.82(m,2H,15,15′-H),2.44-2.48(d,J=15.6Hz,4H,7,7′-H),1.96-1.99(dd,J=17.4,13.5Hz,4H,1β,1β′,5,5′-H),1.68-1.75(m,8H,1,1′,2,2′-H),1.58-1.50(m,4H,3,3′-H),1.37-1.30(m,14H,1α,1α′,16,16′,17,17′-H),1.22(d,6H,J=6.2Hz,20,20′-H),1.00(d,J=13.4Hz,6H,19,19′H-);13CNMRδ:190.6(C33),160.55(2C,C28,28′),160.24(2C,C22,22′),153.15(C32′),151.17(2C,C12,12′),150.30(2C,C14,14′),150.03(2C,C25,25′),149.69(2C,C24,24′),146.25(C29),145.80(2C,C9,9′),145.56(2C,C31,31′),128.39(2C,C13,13′),127.93(C34),127.34(2C,C22,22′),124.67(2C,C8,8′),122.90(2C,C11,11′),121.17(2C,C29,29′),116.80(2C,C23,23′),115.53(C34′),115.38(2C,C27,27′),114.32(2C,C26,26′),114.08(2C,C30,30′),113.52(C33′),79.49(C32),71.86(2C,C18,18′),44.30(2C,C5,5′),37.83(2C,C1,1′),37.51(2C,C3,3′),35.87(2C,C4,4′),29.12(2C,C10,10′),27.25(2C,C20,20′),24.96(2C,C17,17′),24.18(2C,C16,16′),21.27(2C,C19,19′),21.01(2C,C7,7′),19.41(2C,C6,6′),18.25(2C,C2,2′),17.04(2C,C15,15′);IR(KBr):3424(vs),2928(w),1636(m),1523(m),1286(m),1120(m),752(v),557(v);TOF-MS(+)m/z:1711.5[M+3H]+,1149.5;Anal.CalcdforC68H76N6O12:C69.84,H6.55,N7.19;Found:C69.59,H6.98,N7.41。

2结果与讨论

二羟基苯载聚合物存在一定的聚合潜质，通常采用的聚合方法有酸/碱催化聚合、金属离子催化聚合、氧化聚合、自由基引发聚合、酶催化聚合等[16-20]。化合物2c用H2O2/Vc氧化聚合，避免使用过量酸、碱、氧化剂或金属离子等试剂，是儿茶酚聚合有效方法。

2.1结构鉴定

2e的1HNMR谱显示存在1个毗邻羰基的酚羟基(δH9.74)，2个分子内氢键质子(δH5.03)，17个芳香性质子，53个脂肪性族质子；13CNMR显示存在一个羰基(δC190.6)和一个连接氧原子的脂肪族碳原子(δC79.4)；在此基础上推测该化合物的结构涉及一个稳定半醌通过C33-O-C32′不对称交叉耦合形成化合物2e[21]。

2e的IR分析表明，1636cm-1和1594cm-1处有较强吸收峰，为半醌式的C=O基团不对称和对称伸缩振动吸收带，1523cm-1为希夫碱C=N键吸收带，是一个很强且尖的吸收峰，1120cm-1处吸收峰醚链(C-O-C) 骨架振动特征吸收带，550～760-1出现2个特征吸收峰，为苯环C-H面外弯曲振动，且为三取代产物。2e的MS分析表明，1171.5[M+3]为化合物2c的聚合物离子峰，1172.5-1和1173.5-1为同位素峰，化合物的相对分子质量为1168.5。

2.2聚合机理

2c在过氧化氢作用下，形成自由基中间体形成a或b(图2)，自由基a和b之间的随机偶联反应可能生成不同化合物2e、2e′或2e″。化合物2c包含两种不同官能团(C=N)连接终端儿茶酚，自由基(R=芳香基)比另一个自由基(R=烷基)更稳定，官能团(C=N)和苯环的共轭链促进了邻苯二酚和邻苯二酚醌自由基b的稳定性，自由基聚合(R=芳香基)应该优先生成化合物2e而不是生成化合物2e′或2e″(图3)。自由基(R=芳香基)和另一个自由基(R=烷基)之间聚合发生链式反应，质谱中没有发现其他聚合物形态存在[22-25]。

图2　邻苯二酚聚合的机理

图3　化合物2e可能的结构

为进一步确认化合物2e的结构，把化合物2e的两种次甲基氢(HC=N)定为Ha和Hb。化合物2e的氢谱有2个Ha未裂分，2个Hb均裂分；如生成2e′，则有2个Ha裂分，2个Hb均未裂分，事实与化合物2e的氢谱不吻合，如果生成2e″则会出现4个不对称峰，这些现象在化合物2e的氢谱均没有出现，因此，判断该化合物2e结构的唯一性，且聚合位置为C33-O-C32′。

3结束语

本文以脱氢枞胺为起始原料，经硝化、还原、缩合和氧化反应，合成出脱氢枞胺键合多个儿茶酚基衍生物12N,18N-双(3,4-二羟基苯次甲基)-14-硝基脱氢枞胺的二聚体2e，并对化合物2e的聚合反应机制进行探讨，结合文献判断该化合物的形成的机理自由基聚合反应，该化合物结构经1HNMR,13CNMR,IR、MS和元素分析进行表征，得到确认。化合物2e的合成为进一步合成出较大分子多酚类化合物的提供基础，对以儿茶酚为终端的聚合物作为胶黏剂的前体研究也提供理论支持。

参考文献：

[1]VitaJA.Polyphenolsandcardiovasculardisease:effectsonendothelialandplateletfunction[J].TheAmericanJournalofClinicalNutrition,2005,81(1):2925-2975

[2]HuangN,HauckC,YumMY,etal.Rosmarinicacidinprunellavulgarisethanolextractinhibitslipopolysaccharide-inducedprostaglandinE2andnitricoxideinRAW264.7mousemacrophages[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry,2009,57(22):10579-10589

[3]FurtadoMA,DeAlmeidaLC,FurtadoRA,etal.AntimutagenicityofrosmarinicacidinSwissmiceevaluatedbythemicronucleusassay[J].MutationResearch/GeneticToxicologyandEnvironmentalMutagenesis,2008,657(2):150-154

[4]PsotovaJ,SvobodovaA,KolarovaH,etal.PhotoprotectivepropertiesofPrunellavulgarisandrosmarinicacidonhumankeratinocytes[J].JournalofPhotochemistryandPhotobiologyB:Biology,2006,84(3):167-174

[5]LeeJ,JungE,KimYS,etal.Effectofrosmarinicacidonatopicdermatitis[J].TheJournalofDermatology,2008,35(12):768-771

[6]HamaguchiT,OnoK,MuraseA,etal.Phenoliccompoundspreventalzheimer'spathologythroughdifferenteffectsontheamyloid-βaggregationpathway[J].AmericanJournalofPathology,2009,175(6):2557-2565

[7]XavierCPR,LimaCF,PretoA,etal.Luteolin,quercetinandursolicacidarepotentinhibitorsofproliferationandinducersofapoptosisinbothKRASandBRAFmutatedhumancolorectalcancercells[J].CancerLetters,2009,281(2):162-170

[8]QueffélecC,BaillyF,MbembaG,etal.SynthesisandantiviralpropertiesofsomepolyphenolsrelatedtoSalviagenus[J].Bioorganic&MedicinalChemistryLetters, 2008,18(16):4736-4740

[9]RivasE,DeCeballosML,NietoO,etal.Invivoeffectsofnewinhibitorsofcatechol-O-methyltransferase[J].BritishJournalofPharmacology,1999,126(7):1667-1673

[10]RinneJO,UlmanenI,LeeMS.Catechol-O-methyltransferase(COMT)inhibitorsinpatientswithParkinson'sdisease[J].AmericanJournalofPharmacogenomics,2003,3(1):11-15

[11]XiZY,XuYY,ZhuLP,etal.Afacilemethodofsurfacemodificationforhydrophobicpolymermembranesbasedontheadhesivebehaviorofpoly(DOPA)andpoly(dopamine)[J].JournalofMembraneScience,2009,327(1):244-253

[12]DilekD,DooanF,BiliciA,etal.OxidativesynthesisofanovelpolyphenolhavingpendantSchiffbasegroup:Synthesis,characterization,non-isothermaldecompositionkinetics[J].ThermochimicaActa,2011,518(1):72-81

[13]MessersmithPB.Multitaskingintissuesandmaterials[J].Science,2008,319:1767-1769

[14]王道林,牛之猛,刘华东.光学活性拆分剂脱氢枞胺的制备性纯化及其表征[J].北京理工大学学报,2004,24(4):357-359

[15]Chao-XiangLiu,Zhong-XiangLin,Yi-MengWang,etal.Antitumorandscavengingradicalsactivitiesofsomepolyphenolrelatedtodehydroabietylaminederivatives[J].JournalofAsianNaturalProductsResearch,2013,15(8):819-827

[16]KapadiaM,PatelM,PatelG,etal.La(III)polychelatesofphenolicresin:synthesis,characterizationandion-exchangestudy[J].JournalofPolymerResearch,2008,15(4):285-293

[17]ToropovDK,ZagorskyAL.Polyphenyleneproducingmethod[P].EP,1857481.2010

[18]Kaya,EmdiD,Sa?akM.Synthesis,characterizationandantimicrobialpropertiesofoligomerandmonomer/oligomer-metalcomplexesof2-[(Pyridine-3-yl-methylene)amino]phenol[J].JournalofInorganicandOrganometallicPolymersandMaterials,2009,19(3):286-297

[19]ZhouWH,LuCH,GuoXC,etal.Mussel-inspiredmolecularlyimprintedpolymercoatingsuperparamagneticnanoparticlesforproteinrecognition[J].JournalofMaterialsChemistry,2010,20(5):880-883

[20]AntoniottiS,SanthanamL,AhujaD,etal.Structuraldiversityofperoxidase-catalyzedoxidationproductsofO-methoxyphenols[J].OrganicLetters,2004,6(12):1975-1978

[21]KudangaT,NyanhongobGS,GuebitzbGM,etal.Potentialapplicationsoflaccase-mediatedcouplingandgraftingreactions:Areview[J].EnzymeandMicrobialTechnology,2011,48(3):195-208

[22]PanzellaL,PezzellaA,NapolitanoA,etal.Thefirst5,6-dihydroxyindoletetramerbyoxidationof5,5',6,6'-tetrahydroxy-2,4'-biindolylandanunexpectedissueofpositionalreactivityenroutetoeumelanin-relatedpolymers[J].Organicletters,2007,9(7):1411-1414

[23]XuP,UyamaH,WhittenJE,etal.Peroxidase-catalyzedinsitupolymerizationofsurfaceorientatedcaffeicacid[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2005,127(33):11745-11753

[24]ZahidM,SaeedM,RoganEG,etal.Benzeneanddopaminecatecholquinonescouldinitiatecancerorneurogenicdisease[J].FreeRadicalBiologyandMedicine,2010,48(2):318-324

[25]MatsuoY,TanakaT,KounoI.Anewmechanismforoxidationofepigallocatechinandproductionofbenzotropolonepigments[J].Tetrahedron,2006,62(20):4774-4783

(责任编辑：汪材印)

SynthesisandStructureResearchof
thePolyphenolDerivativesBasedonDehydroabietylamine

LIUChaoxiang1,LINZhongxiang2

1.BozhouVocationalandTechnolegeCollge,BozhouAnhui,236800;

2.CollegeofChemicalEngineering,NanjingForestryUniversity,NanjingJiangsu,210037,China

Abstract：[Objective]To synthesize polyphenols derivatives loading catechin from dehydroabietane.[Methods]Through nitration,reduction,condensation and oxidation reaction,derivatives bonding multiple catechins was synthesized from dehydroabietane as the starting material.[Result]The novel dimers of 12,18-di[(3,4-dihydroxybenzylidyne) amino]-14-nitro 2e was successfully synthesized.[Conclusion]The structure of 2e was characterized by UV-Vis,1H NMR,13C NMR,IR,MS and elemental analysis.

Key words:dehydroabietylamine;protocatechuic aldehyde;polymerization;NMR;MS

doi:10.3969/j.issn.1673-2006.2016.05.031

收稿日期：2016-02-25

基金项目：国家自然科学基金(31170536);安徽省高等学校自然科学研究项目重点课题(KJ2015A358);亳州市中药科技创新团队(BZ2014zzb21);安徽省质量工程——药学专业省级教学团队(2013jxtd067);安徽省质量工程——药品质量检测技术特色专业(2014tszy055)。

作者简介：刘超祥(1972-)，安徽蒙城人，博士，副教授，从事天然产物化学成分及生物活性研究。

中图分类号：TQ24

文献标识码：A

文章编号：1673-2006(2016)05-0116-04