6，7-二甲氧基香豆素的合成与研究

论文摘要

香豆素类化合物作为天然产物的一类重要物质,是重要的医药中间体。6,7-二甲氧基香豆素作为香豆素类化合物的一种,具有多种药理活性：（1）有明显的保肝、利胆功效。（2）控制血管扩张和低血压、抑制免疫、抗动脉粥样硬化、抗心绞痛。（3）免疫抑制和降压作用。此外6,7-二甲氧基香豆素还有抑制癌细胞增长、抗肿瘤等作用。传统的获取6,7-二甲氧基香豆素的方法是从植物中分离,但是随着人类对自然资源的过度开发,对环境的肆意破坏,使得原本需要特殊环境才能生长的珍稀植物越来越少,甚至消失,并且从植物中分离的过程复杂、产量不高,故通过合成方法来研究获得6,7-二甲氧基香豆素具有重大意义。本课题首先设计了三种路线分别来进行6,7-二羟基香豆素的合成,通过实验研究比较了这三种路线,最终选择了最优的合成路线三合成6,7-二羟基香豆素,并通过单因素对比实验、多因素对比实验、正交试验、反应机理分析等方法对各步反应条件进行分析研究,得到反应条件为（1）乙酰化合成1,2,4-苯三酚三乙酸酯的最优反应条件为苯醌：乙酸酐：浓硫酸=1：3：0.15（摩尔比）反应温度45℃,反应时间3h。（2）在氮气保护下1,2,4-苯三酚三乙酸酯与苹果酸和浓硫酸的摩尔比为1.0：1.2：5,反应温度110℃、反应时间3h得到中间体6,7-二羟基香豆素,这两步反应产率较高。其次实验研究6,7-二羟基香豆素甲基化过程中甲基化试剂及催化剂的选择,由于常用的甲基化试剂硫酸二甲酯的毒性及其在反应过程中对环境的污染等一些不利因素,本文选择了绿色甲基化试剂碳酸二甲酯为甲基化试剂,并分别研究了相转移催化剂叔丁基溴化铵和咪唑类离子液体这种“绿色溶剂”作为催化剂的催化性能。然后通过微波合成的方法得到了[BMIm]Cl、[BMIm]Br、[BMIm][BF4]、[BMIm][PF6]这几种咪唑类离子液体。然后通过实验对比相转移催化剂及[BMIm]Cl、[BMIm]Br、[BMIm][BF4]、[BMIm][PF6]的催化效果,发现咪唑类离子液体作为催化剂的催化效果比相转移催化剂的好。同时,咪唑类离子液体作为甲基化反应过程中的催化剂,除了可以提高反应产率,反应过程中的选择性高,可重复利用外,还可以在较低温度下进行反应。这是本课题最具有研究意义的一部分。研究表明,咪唑类离子液体中阴离子对其催化性能影响最大。离子液体中阴离子的不同对反应产率的影响可分析得到,阴离子的电负性和空间位阻对反应都有影响,电负性越大、空间位阻越小反应越易进行,产率越高,这是由于在反应过程中酚羟基中的氢和离子液体中阴离子络合得到一种中间体,而电负性和空间位阻对这个中间体的形成的难易都有影响。实验结果表明[BMIm]Cl的催化效果最好,反应条件为DMC与6,7-二羟基香豆素的摩尔比为5：1,催化剂[BMIm]Cl用量为2g,在N2气保护下96。C下反应3h,得到最终产物6,7-二甲氧基香豆素。最后通过IR、1H NMR对所合成的物质进行结构表征分析,得出所合成的物质为本课题最终需要的目标产物。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 选题意义及应用价值
• 1.2.1 选题意义
• 1.2.2 应用价值
• 1.3 香豆素的简介
• 1.4 香豆素的分类
• 1.4.1 简单香豆素
• 1.4.2 呋喃香豆素
• 1.4.3 吡喃香豆素
• 1.4.4 其他香豆素类
• 1.5 香豆素的生理作用
• 1.5.1 抗炎和抗氧化作用
• 1.5.2 抗病毒及抗HIV活性
• 1.5.3 抗肿瘤作用
• 1.5.4 抗真菌作用
• 1.5.5 细胞毒性和抗癌作用
• 1.6 香豆素类化合物的合成方法
• 1.6.1 经典合成香豆素的方法
• 1.6.2 其他合成法
• 1.7 6,7-二甲氧基香豆素的研究
• 1.7.1 6,7-二甲氧基香豆素的简介
• 1.7.2 6,7-二甲氧基香豆素的应用
• 1.8 6,7-二甲氧基香豆素合成中甲基化试剂的选择
• 1.8.1 甲基化试剂硫酸二甲酯
• 1.8.2 甲基化试剂重氮甲烷
• 1.8.3 甲基化试剂碳酸二甲酯
• 1.9 催化剂咪唑类离子液体的研究
• 1.9.1 咪唑类离子液体的合成方法及在催化反应中的应用研究
• 1.9.2 咪唑类离子液体作为甲基化反应催化剂的研究
• 2 6,7-二羟基香豆素的合成
• 2.1 引言
• 2.2 目标化合物的合成路线设计
• 2.3 实验药品和实验仪器设备
• 2.3.1 实验药品
• 2.3.2 实验仪器和设备
• 2.4 实验过程
• 2.4.1 1,2,4-苯三酚三乙酸酯的合成
• 2.4.2 1,2,4-苯三酚的合成
• 2.4.3 2,4,5-三羟基苯甲醛的合成
• 2.4.4 6,7-二羟基香豆素的合成
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 三种合成路线的对比研究
• 2.5.2 合成1,2,4-苯三酚三乙酸酯的结果讨论
• 2.5.3 合成6,7-二羟基香豆素的结果讨论
• 2.6 小结
• 3 催化剂咪唑类离子液体的合成
• 3.1 引言
• 3.2 实验药品及实验仪器设备
• 3.2.1 实验药品
• 3.2.2 实验仪器设备
• 3.3 实验过程
• 3.3.1 氯化1-正丁基-3-甲基咪唑（[BMIm]Cl）的合成
• 3.3.2 溴化1-正丁基-3-甲基咪唑（[BMIm]Br）的制备
• 4）的合成'>3.3.3 1-正丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体（[BMIm]BF₄）的合成
• 6）的合成'>3.3.4 1-正丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体（[BMIm]PF₆）的合成
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 传统合成方法与微波合成法的比较
• 3.4.2 离子液体的纯化
• 3.5 小结
• 4 6,7-二甲氧基香豆素的合成
• 4.1 引言
• 4.2 实验药品和实验仪器设备
• 4.2.1 实验药品
• 4.2.2 实验仪器和设备
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 用硫酸二甲酯作为甲基化试剂合成
• 4.3.2 用碳酸二甲酯作为甲基化试剂合成
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 甲基化试剂的选择
• 4.4.2 DMC甲基化过程中不同催化剂对产率的影响
• 4.5 小结
• 5 产品的测试与表征
• 5.1 测试仪器
• 5.2 所得化合物结构表征
• 5.2.1 1.2.4-苯三酚三乙酸酯的结构表征
• 5.2.2 6,7-二羟基香豆素的结构表征
• 5.2.3 6,7-二甲氧基香豆素的结构表征
• 5.2.4 咪唑类离子液体的结构表征
• 6 相关反应机理
• 6.1 1,2,4-苯三酚三乙酸酯的合成机理
• 6.2 Vilsmeier-Haauk反应
• 6.3 中间体（6,7-dihydroxycoumarin）的合成机理
• 6.4 甲基化过程的反应机理
• 7 总结
• 7.1 结论
• 7.2 本课题展望
• 7.3 继续研究的建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录Ⅰ 主要化合物的红外谱图
• 附录Ⅱ 主要化合物的核磁谱图
• 攻读学位期间的研究成果