催化合成查尔酮及其衍生物的最新进展

催化合成查尔酮及其衍生物的最新进展

南京大学化学化工学院10级化学工程硕士 钱育

摘要： 查尔酮及其衍生物是一种重要的有机中间体,为多种药用植物的有效成分，具有广泛的生物学活性；本文综述了近年来合成查尔酮及其衍生物的各种催化剂。把催化剂分为碱性催化刺、酸性催化剂、有机金属化合物催化剂和金属化合物催化剂等。并分析了各种催化剂合成方法的优缺点、催化剂的选择及其适用条件，最终认为查尔酮将以绿色无污染为发展方向投入生产。 关键字：查尔酮; 查尔酮衍生物; 催化剂; 合成; 绿色.

New research progress in the catalytic synthesis of

chalcone and chalcone derivant

Abstract: Chalcones and their derivatives are an important intermediates in organic synthesis, it’s both the

effective components of a variety of medicinal plants and biological activity. This article reviews all kinds of catalysts for the synthesis of ehaleone and it’s derivatives in the recent years. The catalysts could be classifled into base catalysts, acid catalysts, organometallie compound catalysts and metallie compound catalysts etal. The advantages and disadvantages, the catalyst choice and its application conditions were discussed in the chalcone synthesis. It is consider that the development direction of chalcone synthesis will toward to green synthesis without pollution. It will into production with this direction.

Keywords: chalcone; chalcone derivant; catalyst; synthesis; green.

查尔酮及其衍生物是芳香醛酮发生交叉羟醛缩合的产物，其基本骨架结构为l, 3-二苯基丙烯酮。查尔酮类化合物是一类广泛存在于甘草、红花等药用植物中的天然有机化合物，由于其分子结构具有较大的柔性，能与不同的受体结合，因此具有广泛的生物活性

[1-2]

。近年

来科学工作者对其进行了广泛而深入的研究，特别是在抗肿瘤、抗寄生虫、抗HIV、抗炎等多种生物学活性研究与开发上，取得了较快的研究进展。Laliberte R[3]曾报道了查尔酮具有抗蛲虫作用。何克勤等[4]在1996年报道了查尔酮的抗过敏性，表现了多种药理作用。De Vincenzo R等[5]在2000年发现了类黄酮化合物中的查尔酮，具有化学预防和抗肿瘤活性。Woo等报道Butein对大鼠慢性肝损伤具有较好的保护作用。因此，查尔酮及其衍生物越来越受到人们的重视。

查尔酮的经典合成方法是使用强碱如醇钠或者强酸在无水乙醇中催化苯乙酮和苯甲醛的羟醛缩合，该反应体系对设备腐蚀较大，产物不易分离，污染严重，而且副反应多，产率

[6]

较低，产率在10％一70％。大量的查尔酮及其衍生物是在催化剂存在下，苯甲醛或其衍生物与苯乙酮或其衍生物通过Claisen-Schmidt缩合反应合成的。目前，已研究出许多合成查尔酮及其衍生物的催化剂。

1、催化剂研究

1.1 碱性催化剂

1998年，Felipe等以NaOH为催化剂，甲醇为溶剂，以芳香醛和甲基酮为原料，室温下合成了具有抗炎活性的查尔酮衍生物，产率60％-96％。反应方程式为：

R4R3R2R1OHR8R5R6NaOH/MeOH[7]

R4R7R3R2R1OR5R6R7R8+Ort

2007年，董秋静等报道[8]以苯甲醛和苯乙酮衍生物为原料，在氢氧化钠乙醇水溶液中，室温下制备了一系列的查尔酮衍生物。方法简单，操作容易，反处理方便，收率在60%-90%之间，特别适合于羟基查尔酮的合成，但缺点是该反应体系对设备腐蚀性比较大。

COCH3+CHONaOH/CH3CH2OHR1=0HR2=H室温R1R2R1HCCHO=R2R1HR2=0HR1=0HR2=BrR1=BrR2=Br

2008年，Ahmed等[9]先把2-羟基苯乙酮接枝在Merrifiehl树脂上，然后用树脂连接的2-羟基苯乙酮与香草醛在NaOMe（0.5 mol／L的甲醇溶液）催化下进行缩合反应，得到树脂连接的查尔酮”。同年，党珊等[10]以未保护羟基的取代邻羟基查尔酮和取代苯甲醛为原料，在稀NaOH/乙醇溶液中，室温反应，合成了23种2’-羟基查尔酮，收率48%-90%。该法反应条件温和，步骤简捷，为类似化合物的合成提供了依据。其缺点是查尔酮衍生物不易分离，且反应污染比较严重。

RO+OHCR1NaOH/EtOHOHRR1

使用碱性催化剂催化合成查尔酮的方法，是目前实验室中最为常用的，但是产品收率较低(10％一70％)，而且副产物多。

1．2 酸性催化剂

许多Lewis酸如AlCl3，TiCl3，SnCl4，FeCl3，ZnCl2，BCl3以及部分稀土氯化物都可以催

化芳香醛酮的羟醛缩合。4-羟基苯乙酮或2，4-二羟基苯乙酮与取代苯甲醛在乙二醇溶液中，以硼酸为催化剂，于110～120℃反应6h，再经柱分离精制得羟基查尔酮衍生物．收率为30％～54％。此法虽然收率低，但较酚羟基保护法反应步骤短，易于分离和精制，为研究多羟基查尔酮衍生物的生物活性，提供了简便的合成方法。其合成的13个羟基查尔酮衍生物的保肝药理作用正在进行中[11]。

OHZnCl2+OHCH3COOHHOCOCH3OHOHCHOROHORH3BO4,HOCH2CH2OH

Narender等

[12]

以BF3-Et2O为催化剂，室温下用取代的苯乙酮和芳香醛进行缩合反应

15-150 min，合成一系列查尔酮衍生物，产率75％一96％。BF3-Et2O能用于含酯基和酰胺基物料的缩合反应，而这种类型的反应不能用NaOH或KOH来催化，因为酯和酰胺会发生水解。

1.3 金属有机化合物催化剂

1990年，钟琦等报道[13]了芳香碲Ylide与醛在碱性条件下的偶联制备查尔酮，收率64％-85％。不仅是THF-K2CO3，制备比较困难，且价格昂贵。

Jean等以双一三甲基硅烷基氨基化锂[1ithium-bis(trimethylsilyl)amide，LiHMDS]为催化剂，THF为溶剂，合成查尔酮衍生物，但产率随酚羟基数的增多而降低，当使用叔丁基-二苯基甲硅烷基(tert-butyldiphenylsilyl，TBDPS)或苄基做保护基，-78℃下反应，产率33％～40％[14]。

R4R1OR3R4R5LiHMDS+OR2OHR5OR1OR3OR2OTHF

Daniel等

[15]

用钯催化-锡氢化法（Pd(dba)2-PPh3-n-Bu3SnH）合成三芳基查尔酮，总产率

93％，其中高Rf值的顺式(z)产率37％，低Rf值的反式(E)产率56%.

1.4 金属化合物催化剂

陆文兴[16]使用KF-Al203作为催化剂，合成了多种查尔酮。其特点是：制备简单，提纯方便，且催化剂可反复使用，但是反应时间太长，产率不高（55%-90%）。

外国曾有人报道

[17]

苯甲醛与苯乙酮在甲醇中，以锻制的硝酸钠或者硝酸锂于室温催化

反应16～48 h，缩合得到相应的反式查尔酮，收率70％一98％。芳环有推电子基时，反应减慢。

金属盐催化合成法制备简单，提纯方便，且可反复使用，缺点是反应时间太长，产率不

高。

1.5 相转移催化剂

在碱催化下苯乙酮与芳醛进行Claisen-Schmidt缩合反应，通常用诸如氢氧化钠、氢氧化钡、氟化钾固载于氧化铝等的碱性催化剂进行催化。但如果仅仅用碱性催化剂催化，常有副产物，产率也不高，多在50%-70%。2006年蒋新宇等报道[18]了以聚乙二醇（PEG）为相转移催化剂进行了苯甲醛与苯乙酮的克莱森-施密特缩合反应，在较优化的合成条件下，查尔酮产率可达80%[19]。

1.6 超声技术合成

自从Gedye[20]等于1986年将微波辐射用于有机合成反应以来，微波技术在有机合成中已得到了广泛的应用

[21-22]

。许多固体催化过程能在超声辐射下加速进行。超声波的这种促进作

用主要源于超声波的空化现象及附加效应，能够改善固体催化剂的表面形态和分散性等。为催化反应提供了一种特殊的物理化学环境，同时伴随有强烈的冲击波和微射流，对固体催化剂表面起冲击和清洗作用，加剧了反应的分子之间碰撞，使固体催化剂的结构、组成及反应活性产生显著的变化[23]。

2002年，黄丹等[24-25]报道了在KF-Al203的催化下，应用超声波技术合成查尔酮类化合物的方法，并研究了超声辐射功率、辐射时间对产物产率的影响，得出了最佳的台成反应条件控制超声功率为250 w，反应30min，查尔酮的产率基本达95％以上．结果表明该方法操作简单、条件温和、反应速度快、产率高。

OCH3R2R3OHKF-Al2O3OR3R2R1+R1Ultrasound

微波辐射可在较短时间内提供高能量，使化学链断裂而迅速发生化学反应。曾碧涛等[26]

在微波辐射无溶剂条件下，用固体KF-Al203，催化苯乙酮与芳香醛进行羟醛缩合反应，合成了8个查尔酮衍生物，产率90％一98％。

OCHOOYKF-Al2O3微波+H3CY

2007年朱凤霞等[27]报道了用NaOH作催化剂、无水乙醇作溶剂，在微波辐射条件下使乙酰基二茂铁与芳醛发生缩合反应以制备9个二茂铁基查尔酮衍生物。反应时间只需0.5-4min，产率61%-84%之间，操作简便。合成路线为

OCH3OFe+RCHONaOH/EtOH微波FeCCHHR

微波干法与一般溶剂反应方法比较具有的优势是：（1）不受溶剂活性因素的影响，可有效减少副反应；（2）不受溶剂沸点、挥发性等因素影响，反应可在较宽的温度范围内进行；（3）反应速度增大1337-4114倍，大大地缩短了反应时间；（4）同时在反应物量少时无需机械搅拌（5）目标物的产率得到较大的提高了。微波干法反应的产率在90%-98%之间，而一般溶剂反应的产率在57%-82%之间。这些都显示出微波干法反应在合成查尔酮上的优越性。

1.7 绿色合成查尔酮新方法的研究

传统的查尔酮及其衍生物的合成方法是以取代苯乙酮与取代苯甲醛在碱性醇溶液中缩合得到，但副反应多，影响产率，且大多数有机溶剂通常都比较贵，易燃、易爆、有毒。90年代发现有机碲对此反应具有较好的催化效果，但不足之处是制备较困难，价格昂贵．而催化剂KF-Al203不但制备简单，提纯方便，且可反复使用，缺点是催化反应时间长，产率不高。

2006年吴浩等[28]研究了以离子液体1，3-二丁基-2-甲基四氟硼酸咪唑盐（［dbmin］BF4）为反应溶剂，以水滑石作催化剂的绿色无污染合成查尔酮的新方法。，当温度为343K，在50ml的［dbmin］BF4 中加入0.1mol苯甲醛和0.1mol苯乙酮，以2g水滑石为催化剂，反应2h，查尔酮产率可以达到98.5%。该反应体系易于产物分离，离子液体和水滑石可以循环使用，可实现绿色无污染合成。

[dbmin]BF4和水滑石催化体系循环使用6次后，依然能有效地进行查尔酮缩合反应，产率可达90%以上，表明［dbmin］BF4和水滑石催化反应体系具有高效、环境友好的特点，具有良好的应用前景。

3 展望

综上所述，专家们已经对合成查尔酮对及衍生物的研究开展了较为深入系统的工作，随着越来越多查尔酮及其衍生物的发现，化学工作者的合成任务也越来越重，继续深入研究其构效关系，并将产生几乎无环境污染产物的，环境友好并且有实际应用价值的查尔酮合成新方法，最终大量投入工业化生产。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hjmv.html