5″-氧代-5″-(4′，7-二羥基-異黃酮-3′-基)戊酸的合成和晶體結構

陳海林，賴紅芳，蔣利榮，郭躍寧，陳婷，黃小苑

(河池學院 化學與生物工程學院，廣西 宜州546300)

5″-氧代-5″-(4′，7-二羥基-異黃酮-3′-基)戊酸的合成和晶體結構

陳海林，賴紅芳，蔣利榮，郭躍寧，陳婷，黃小苑

(河池學院 化學與生物工程學院，廣西 宜州546300)

以大豆甙元、戊二酸酐通過傅克酰基化反應合成一種新化合物(5-(2-hydroxy-5-(7-hydroxy-4-oxo-4H-chromen-3-yl)phenyl)-5-oxopentanoicacid，1)，利用FT-IR，1H-NMR，13C-NMR，135°DEPT，ESI-MS和X射線單晶衍射等方法對標題化合物的結構進行了表征。結果表明，標題化合物屬于Triclinic晶系，P-1空間群，晶胞參數為a=8.054(8) ?，b=9.659(10) ?，c=11.292(11) ?，α=98.072(10)°，β=104.955(9)°，γ=99.350(10)°，V=821.9(14) ?3，Z=2。分子之間通過O-H…O氫鍵形成三維網絡結構。

大豆甙元；合成；羧酸；晶體結構

大豆甙元屬于異黃酮，在自然界廣泛存在，如大豆，葛根[1]。大豆甙元具有廣泛的生理活性，已被用作藥物，也被食品、飼料、化妝品的有效成分[2-3]。近年來，對大豆甙元進行化學改性有磺化[4-5]，曼尼希反應[6]，威廉姆遜反應[7]等。本課題組主要對黃酮類化合物進行結構修飾，引進各種基團，希望能獲得活性良好的藥物。大豆甙元的水溶性較低。因此，我們選用大豆甙元和戊二酸酐反應，合成5″-氧代-5″-(4′，7-二羥基-異黃酮-3′-基)戊酸(1)，以期提高其水溶性和增加其他活性。1的合成路線如圖1所示。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Thermo Nicolet Nexus470型傅立葉變換紅外光譜儀；Bruker Advance Ⅲ300型核磁共振儀；Thermo Fisher LTQ-XL型二維線性離子肼質譜儀；Bruker SMART Breeze CCD型X-射線單晶衍射儀；北京泰克儀器有限公司XT-4雙目顯微熔點測定儀。

戊二酸酐(上海阿拉丁試劑有限公司，95%)，無水三氯化鋁(國藥集團化學試劑有限公司，分析純)，硝基苯(國藥集團化學試劑有限公司，分析純)，大豆甙元(張家口新宇生物工程有限責任公司，99%)，碳酸氫鈉(國藥集團化學試劑有限公司，分析純)，鹽酸(廣東省光華化學廠有限公司，分析純)，所用水均為去離子水。

1.2 1的合成

往250 mL圓底燒瓶加入戊二酸酐2.282 g(0.02 mol)，無水三氯化鋁13.33 g(0.1 mol)，硝基苯100 mL，水浴常溫攪拌至三氯化鋁溶解后，加入大豆甙元2.54 g(0.01 mol)，水浴常溫反應8 d后，升高水浴溫度至90 ℃繼續反應4 h。停止加熱后，混合物轉移至1 L燒杯，在冰浴條件下，加入500 mL去離子水，并加入濃鹽酸至pH=1，繼續攪拌12 h。停止攪拌后靜置12 h。混合物經減壓抽濾，抽濾的同時不斷用去離子水沖洗濾渣至pH=7，且不再濾出硝基苯成分。濾渣加入500 mL飽和NaHCO3溶液，50 ℃水浴攪拌3 h，直接常壓過濾。得到的濾液加濃鹽酸至pH=1，濾液中析出白色固體。把混合物減壓抽濾，抽濾的同時不斷用去離子水沖洗濾渣至pH為中性。濾渣在烘箱110 ℃烘干后，經核磁共振氫譜和碳譜數據鑒定為純品，得白色粉末2 g，產率為54%。

圖1 1的合成路線

取3 mg產品溶于50 mL甲醇︰四氫呋喃=1∶1的混合溶劑中。過濾后，靜置，緩慢揮發3個月后得到無色透明晶體。

1.3 晶體結構測定

挑選大小0.35 mm×0.24 mm×0.20 mm的1的晶體，置于BRUKER SMART Breeze CCD X-射線單晶衍射儀上，在296(2) K條件下，采用石墨單色化Mo-Ka射線(λ=0.710 73 ?)在1.90°≤θ≤25.00°范圍內收集到4 144個數據，其中獨立衍射數據2 829個用于結構分析和結構修正。1的單晶結構由直接法解出，1的晶體結構的解析和結構修正都是通過SHELX-97[8]程序完成。在程序中，使用混合加氫，氫原子采用各向同性熱參數，非氫原子采用各向異性熱參數。用全矩陣最小二乘法對晶體數據修正至收斂。1的晶體結構圖通過Diamond軟件程序畫出。CCDC：1063234。化合物1的晶體學參數見表1。

表1 1的晶體學參數

續表1

2 結果與討論

2.1 晶體結構

化合物1的單晶結構見圖2。主要鍵長鍵角見表2。

圖2 1的晶體結構

1含有一個獨立的分子結構單元。異黃酮骨架的A環(C1～C6)和C環(C5，C4，C7～C9，O3)原子共平面，夾角為2.45°。為了減少空間阻礙，B環(C10～C15)與C環的夾角為45.60°。

從圖3的三維堆積圖可以看出，分子內沒有游離的溶劑分子。如表3和圖4，分子與分子之間通過氫鍵相互作用形成三維結構。

表2 1的部分鍵長和鍵角

表3 1晶胞結構中的氫鍵

注：#1：-x+2，-y+1，-z+2；#2：-x+1，-y+1，-z+1；#3：x-1，y，z

圖3 1的三維堆積圖

圖4 1的氫鍵作用

2.2 表征

m.p.284～286 ℃.1H-NMR(300 MHz，DMSO-d6)δ：11.94(s，1″-OH)，8.41(s，1H，H-2)，8.07(d，J=2.2 Hz，1H，H-2′)，7.97(d，J=8.8 Hz，1H，H-5)，7.72(dd，J=8.6，2.2 Hz，1H，H-6′)，7.01(d，J=8.6 Hz，1H，H-5′)，6.95(dd，J=8.8，2.2 Hz，1H，H-6)，6.87(d，J=2.2 Hz，1H，H-8)，3.15(t，J=7.3 Hz，2H，H-4″)，2.33(t，J=7.3 Hz，2H，H-2″)，1.87(p，J=7.3 Hz，2H，H-3″)；13C-NMR(75 MHz，DMSO-d6)δ：205.74(C-5″)，174.65(C-4)，174.38(C-1″)，162.79(C-7)，160.31(C-4′)，157.60(C-9)，153.70(C-2)，136.66(C-6′)，130.82(C-2′)，127.39(C-5)，123.10(C-3)，122.47(C-1′)，120.08(C-3′)，117.54(C-5′)，116.59(C-10)，115.39(C-6)，102.27(C-8)，38.17(C-4″)，32.86(C-2″)，19.22(C-3″).ESI-MS：m/z367.2[M-H]-.

1的紅外圖譜如圖5所示。數據如下(KBr，ν/cm-1)：3 258.58 m，1 711.18 s，1 647.59 s，1 626.87 s，1 576.06 s，1 491.28 m，1 449.68 w，1 377.42 w，1 345.52 w，1 321.62 w，1 301.18 w，1 269.24 s，1 240.40 s，789.41 w.

3 258.58 cm-1附近吸收峰為締合的羥基的伸縮振動吸收峰，1 711.18 cm-1為羰基的伸縮振動吸收峰。1 647.59 cm-1和1 626.87 cm-1可能為碳碳雙鍵伸縮振動吸收峰，1 491.28 cm-1和1 449.68 cm-1為苯環碳骨架伸縮振動的特征峰[9]49-69。

1的核磁、紅外、質譜數據與晶體結構測得的1的結構一致。

圖5 1的紅外圖

3 結論

本文利用大豆甙元與戊二酸酐通過傅克酰基化反應合成了一種新化合物，5″-氧代-5″-(4′，7-二羥基-異黃酮-3′-基)戊酸。培養出單晶，并成功得到該化合物的X射線單晶衍射數據和晶體結構。利用FT-IR，1H-NMR，13C-NMR，135°DEPT，ESI-MS等方法對該化合物進行表征。該合成方法簡單，收率較高。該化合物的生理活性有待進一步研究。

[1]Jiang Q, Payton-Stewart F, Elliott S, et al. Effects of 7-O Substitutions on Estrogenic and Anti-Estrogenic Activities of Daidzein Analogues in MCF-7 Breast Cancer Cells[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2010, 53(16):6153-6163.

[2]肖詠梅，鄧玉霞，毛璞，等.大豆苷元的水溶性改性研究進展[J].化學世界，2010，51(4)：250-254.

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[5]Fairley B, Botting N P, Cassidy A. The synthesis of daidzein sulfates[J].Tetrahedron，2003，59(29)：5407-5410.

[6]薛穎.大豆苷元雙黃酮及其Mannich堿合成研究[D].鄭州：河南工業大學，2011.

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[9]鄧芹英，劉嵐，鄧慧敏.波譜分析教程[M].北京：科學出版社，2007.

[責任編輯 羅傳清]

Synthesis and crystal structure of 5-(2-hydroxy-5-(7-hydroxy-4-oxo-4H-chromen-3-yl)phenyl)-5-oxopentanoic acid

CHEN Hailin, LAI Hongfang, JIANG lirong, GUO yuening, CHEN Ting, HUANG Xiaoyuan

(School of Chemistry and Biological Engineering， Hechi University, Yizhou, Guangxi 546300,China)

The title compound, 5-(2-hydroxy-5-(7-hydroxy-4-oxo-4H-chromen-3-yl)phenyl)-5-oxopentanoic acid, was synthesized by the Friedel-Crafts reaction of daidzein with glutaric anhydride and characterized by FT-IR,1H-NMR,13C-NMR,135° DEPT, ESI-MS and X-ray single-crystal diffraction. It crystallizes in triclinic, space groupP-1 witha= 8.054(8) ?,b= 9.659(10) ?,c= 11.292(11) ?,α= 98.072(10)°,β= 104.955(9)°,γ= 99.350(10)°,V= 821.9(14) ?3,Z= 2. The intermolecular hydrogen bonds O-H…O forms a 3D framwork.

daidzein; synthesis; carboxylic acid; crystal structure

O622.5

A

1672-9021(2017)02-0036-07

陳海林(1990-)，男，廣西平南人，河池學院化學與生物工程學院實驗師，主要研究方向：配位化學和藥物化學的合成。

廣西高校中青年教師基礎能力提升項目(KY2016LX290)；河池學院校級青年科研課題(XJ2016QN023)；廣西教育廳重點科研項目(KY2015ZD104)；大學生創新創業計劃項目(SJ2016041)。

2016-10-25