5″-氧代-5″-(4′，7-二羟基-异黄酮-3′-基)戊酸的合成和晶体结构

陈海林，赖红芳，蒋利荣，郭跃宁，陈婷，黄小苑

(河池学院 化学与生物工程学院，广西 宜州546300)

5″-氧代-5″-(4′，7-二羟基-异黄酮-3′-基)戊酸的合成和晶体结构

陈海林，赖红芳，蒋利荣，郭跃宁，陈婷，黄小苑

(河池学院 化学与生物工程学院，广西 宜州546300)

以大豆甙元、戊二酸酐通过傅克酰基化反应合成一种新化合物(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射线单晶衍射等方法对标题化合物的结构进行了表征。结果表明，标题化合物属于Triclinic晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=8.054(8) Å，b=9.659(10) Å，c=11.292(11) Å，α=98.072(10)°，β=104.955(9)°，γ=99.350(10)°，V=821.9(14) Å3，Z=2。分子之间通过O-H…O氢键形成三维网络结构。

大豆甙元；合成；羧酸；晶体结构

大豆甙元属于异黄酮，在自然界广泛存在，如大豆，葛根[1]。大豆甙元具有广泛的生理活性，已被用作药物，也被食品、饲料、化妆品的有效成分[2-3]。近年来，对大豆甙元进行化学改性有磺化[4-5]，曼尼希反应[6]，威廉姆逊反应[7]等。本课题组主要对黄酮类化合物进行结构修饰，引进各种基团，希望能获得活性良好的药物。大豆甙元的水溶性较低。因此，我们选用大豆甙元和戊二酸酐反应，合成5″-氧代-5″-(4′，7-二羟基-异黄酮-3′-基)戊酸(1)，以期提高其水溶性和增加其他活性。1的合成路线如图1所示。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Thermo Nicolet Nexus470型傅立叶变换红外光谱仪；Bruker Advance Ⅲ300型核磁共振仪；Thermo Fisher LTQ-XL型二维线性离子肼质谱仪；Bruker SMART Breeze CCD型X-射线单晶衍射仪；北京泰克仪器有限公司XT-4双目显微熔点测定仪。

戊二酸酐(上海阿拉丁试剂有限公司，95%)，无水三氯化铝(国药集团化学试剂有限公司，分析纯)，硝基苯(国药集团化学试剂有限公司，分析纯)，大豆甙元(张家口新宇生物工程有限责任公司，99%)，碳酸氢钠(国药集团化学试剂有限公司，分析纯)，盐酸(广东省光华化学厂有限公司，分析纯)，所用水均为去离子水。

1.2 1的合成

往250 mL圆底烧瓶加入戊二酸酐2.282 g(0.02 mol)，无水三氯化铝13.33 g(0.1 mol)，硝基苯100 mL，水浴常温搅拌至三氯化铝溶解后，加入大豆甙元2.54 g(0.01 mol)，水浴常温反应8 d后，升高水浴温度至90 ℃继续反应4 h。停止加热后，混合物转移至1 L烧杯，在冰浴条件下，加入500 mL去离子水，并加入浓盐酸至pH=1，继续搅拌12 h。停止搅拌后静置12 h。混合物经减压抽滤，抽滤的同时不断用去离子水冲洗滤渣至pH=7，且不再滤出硝基苯成分。滤渣加入500 mL饱和NaHCO3溶液，50 ℃水浴搅拌3 h，直接常压过滤。得到的滤液加浓盐酸至pH=1，滤液中析出白色固体。把混合物减压抽滤，抽滤的同时不断用去离子水冲洗滤渣至pH为中性。滤渣在烘箱110 ℃烘干后，经核磁共振氢谱和碳谱数据鉴定为纯品，得白色粉末2 g，产率为54%。

图1 1的合成路线

取3 mg产品溶于50 mL甲醇︰四氢呋喃=1∶1的混合溶剂中。过滤后，静置，缓慢挥发3个月后得到无色透明晶体。

1.3 晶体结构测定

挑选大小0.35 mm×0.24 mm×0.20 mm的1的晶体，置于BRUKER SMART Breeze CCD X-射线单晶衍射仪上，在296(2) K条件下，采用石墨单色化Mo-Ka射线(λ=0.710 73 Å)在1.90°≤θ≤25.00°范围内收集到4 144个数据，其中独立衍射数据2 829个用于结构分析和结构修正。1的单晶结构由直接法解出，1的晶体结构的解析和结构修正都是通过SHELX-97[8]程序完成。在程序中，使用混合加氢，氢原子采用各向同性热参数，非氢原子采用各向异性热参数。用全矩阵最小二乘法对晶体数据修正至收敛。1的晶体结构图通过Diamond软件程序画出。CCDC：1063234。化合物1的晶体学参数见表1。

表1 1的晶体学参数

续表1

2 结果与讨论

2.1 晶体结构

化合物1的单晶结构见图2。主要键长键角见表2。

图2 1的晶体结构

1含有一个独立的分子结构单元。异黄酮骨架的A环(C1～C6)和C环(C5，C4，C7～C9，O3)原子共平面，夹角为2.45°。为了减少空间阻碍，B环(C10～C15)与C环的夹角为45.60°。

从图3的三维堆积图可以看出，分子内没有游离的溶剂分子。如表3和图4，分子与分子之间通过氢键相互作用形成三维结构。

表2 1的部分键长和键角

表3 1晶胞结构中的氢键

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

图3 1的三维堆积图

图4 1的氢键作用

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的红外图谱如图5所示。数据如下(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附近吸收峰为缔合的羟基的伸缩振动吸收峰，1 711.18 cm-1为羰基的伸缩振动吸收峰。1 647.59 cm-1和1 626.87 cm-1可能为碳碳双键伸缩振动吸收峰，1 491.28 cm-1和1 449.68 cm-1为苯环碳骨架伸缩振动的特征峰[9]49-69。

1的核磁、红外、质谱数据与晶体结构测得的1的结构一致。

图5 1的红外图

3 结论

本文利用大豆甙元与戊二酸酐通过傅克酰基化反应合成了一种新化合物，5″-氧代-5″-(4′，7-二羟基-异黄酮-3′-基)戊酸。培养出单晶，并成功得到该化合物的X射线单晶衍射数据和晶体结构。利用FT-IR，1H-NMR，13C-NMR，135°DEPT，ESI-MS等方法对该化合物进行表征。该合成方法简单，收率较高。该化合物的生理活性有待进一步研究。

[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]肖咏梅，邓玉霞，毛璞，等.大豆苷元的水溶性改性研究进展[J].化学世界，2010，51(4)：250-254.

[3]吴秋华，王东跃，周欣，等.大豆苷元与人血清白蛋白的相互作用研究[J].光谱学与光谱分析，2009，29(7)：1911-1914.

[4]刘谦光，张尊听，薛东.大豆苷元磺化物的合成、晶体结构及活性研究[J].高等学校化学学报，2003，24(5)：820-825.

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

[6]薛颖.大豆苷元双黄酮及其Mannich碱合成研究[D].郑州：河南工业大学，2011.

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[9]邓芹英，刘岚，邓慧敏.波谱分析教程[M].北京：科学出版社，2007.

[责任编辑 罗传清]

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) Å,b= 9.659(10) Å,c= 11.292(11) Å,α= 98.072(10)°,β= 104.955(9)°,γ= 99.350(10)°,V= 821.9(14) Å3,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

陈海林(1990-)，男，广西平南人，河池学院化学与生物工程学院实验师，主要研究方向：配位化学和药物化学的合成。

广西高校中青年教师基础能力提升项目(KY2016LX290)；河池学院校级青年科研课题(XJ2016QN023)；广西教育厅重点科研项目(KY2015ZD104)；大学生创新创业计划项目(SJ2016041)。

2016-10-25