一种具有抗氧化作用的环丁烯酮类化合物及其制备方法与流程

本发明属于功能有机分子合成
技术领域：
，具体涉及一种具有抗氧化作用的环丁烯酮类化合物及其制备方法。
背景技术：
：聚合物中的空间电荷分布影响聚合物的绝缘强度。影响聚合物中空间电荷的因素很多，如试样的制备过程中受的热处理制备过程中引入的杂质、材料中的添加剂、本体材料的结构和组成、材料的氧化、聚集形态、电极与试样的界面状态等。这不仅给聚合物的空间电荷的表征带来困难，同时也给工程应用提供了许多提高或改善材料绝缘强度的途径和方案。有研究发现，通过研究聚乙烯中添加自由基清除剂后，自由基清除剂抑制了聚乙烯电老化过程中的大分子自由基和小分子产物的生成，从而抑制了聚乙烯的电老化，减少了老化过程中引起空间电荷驻留的陷阱，减少了空间电荷的生成。因此，开发新型抗氧化自由基清除剂，对聚乙烯合成领域具有很重要意义。环丁烯酮衍生物由于其特殊的结构特点，使其在有机合成化学中被广泛的应用于反应中间体。例如4-乙酰氧基氮杂环丁酮是青霉烯和碳青霉烯类抗生素关键中间体；moore小组不仅对一系列羟基环丁烯酮的四电子电环化开环/6re电环化闭环反应进行了研究，还将其高效地应用到了多种天然产物的合成中，例如具有抗寄生虫功效espintanol，前列腺素分泌抑制剂isoamebifrallone，脂肪氧合酶抑制剂lonapalene，抗粥样动脉硬化药物的前体khellin等，moore利用α-羟基环丁烯酮高效，简洁，高度区域选择性地合成多种功能性的天然产物，为天然产物全合成领域做出了突出的贡献。因此，对于环丁烯酮衍生物的合成方法研究也越来越受到人们的重视。通常该类化合物的合成途径主要是利用烯酮与炔类化合物发生[2+2]环化反应，或者炔类化合物与fischer卡宾化合物发生环合反应。该类方法虽然能够有效的合成环丁烯酮类化合物，但是，由于反应底物不易合成、反应原料具有较大的局限性和反应的区域选择性较差等缺点，导致该方法并不能被广泛的运用于大规模生产中。因此，需要寻找到一种简单而有效的合成环丁烯酮类化合物的新方法。本发明不仅通过一种新的方法合成了一种结构新颖的环丁烯酮类化合物，并且通过dpph法进行了抗氧化研究，发现该化合物能够清除自由基从而具有良好的抗氧化作用，能够有望应用到化妆品制备、药品生产和塑料合成等领域，作为清除自由基的抗氧化添加剂。技术实现要素：本发明解决的技术问题是提供了一种结构新颖且具有抗氧化作用的环丁烯酮类化合物及其制备方法。本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种具有抗氧化作用的环丁烯酮类化合物，其特征在于该化合物具有如下结构：本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种具有抗氧化作用的环丁烯酮类化合物的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1)、5-炔基-苯并[d][1,3]间二氧杂环戊烯与二溴乙腈在催化剂作用下发生竞争性[2+2]环加成反应，得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮；(2)、3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮与zn先通过氧化加成后再通过se2亲电反应水解得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮；(3)、3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮与异吲哚啉-1,3-二酮发生取代反应后再进行水解得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-氨基环丁烯-2-酮；(4)、3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-氨基环丁烯-2-酮与对氟苯乙酸反应得到目标化合物。进一步限定，步骤(1)的具体过程为：在带有分水器的反应瓶中，在氮气的保护下，把催化剂，三氟甲磺酸酐和碱性化合物加入到甲苯中，先加热回流除去反应体系中含有的水，然后降温至室温，加入二溴乙腈，再加热到回流，进一步除去反应体系中的水，再次降至室温，在氮气保护下，快速加入把5-炔基-苯并[d][1,3]间二氧杂环戊烯，在氮气保护下加入缓慢升温至70℃，反应一段时间后加入水，继续加热至回流，反应结束后用1n的盐酸溶液调ph至4～5，乙酸乙酯萃取反应液多次，合并有机层用饱和氯化钠溶液洗涤多次，无水硫酸钠干燥，减压回收溶剂，残余物经柱层析纯化得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮；所诉的催化剂为(三苯基磷)氯化金(i)；所诉的碱性化合物为1,8-双二甲氨基萘或1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯；所诉的5-炔基-苯并[d][1,3]间二氧杂环戊烯与催化剂与三氟甲磺酸酐与碱性化合物与二溴乙腈的投料量摩尔比为1:0.01～0.02:1.2:1:1。进一步限定，步骤(2)的具体过程为：在氮气保护下把锌粉和碘加入到反应溶剂中，再加入一定量吸水剂，缓慢加热至回流，反应一段时间后保持氮气保护环境不变，缓慢降温至0℃，然后缓慢滴加溶有3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮的同种反应溶剂，滴加完后缓慢升温至60℃，发现碘的颜色消失，过滤反应液，开启真空，使滤液能够在60℃以下温度蒸除部分反应溶剂，以防止爆炸，然后至于0℃环境，向反应液中缓慢滴加溶有一定量乙酸的甲苯溶液，保持温度不超过10℃，滴加完后，缓慢升温至50℃，反应一段时间后，把反应液倒入水中，用二氯甲烷萃取反应液多次，合并有机相，浓缩后得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮；所诉的反应溶剂为1,2-二溴乙烷，四氢呋喃或乙醚；所诉的吸水剂为架桥聚氧化乙烯或架桥聚乙烯醇；所诉的3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮与锌粉与碘的投料量摩尔比为1:2:1；所诉的3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮与吸水剂的投料量质量比为10:1～3；所诉的3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮与乙酸的投料量质量比为7:10。进一步限定，步骤(3)的具体过程为：把3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮和异吲哚啉-1,3-二酮加入到n,n-二甲基甲酰胺中，再加入zsm-5分子筛，在回流状态下搅拌一段时间后冷却，过滤反应液，再向反应液中加入乙酸，加热至80℃，反应一段时间后降至室温，再加入盐酸溶液，继续升温至80℃，继续搅拌反应一段时间升温至室温，用氨水调节反应液ph为8～9，过滤反应液，除去生成的副产物苯甲酸盐，向滤液中加入乙酸乙酯，分出有机相，有机相用水和饱和氯化钠溶液洗涤多次，再用无水硫酸镁干燥后浓缩，经硅胶柱层析分离得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-氨基环丁烯-2-酮；所诉的3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮与异吲哚啉-1,3-二酮的投料量为1:1；所诉的3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮与zsm-5分子筛的投料量质量比为3:1～2。进一步限定，步骤(4)的具体过程为：把3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-氨基环丁烯-2-酮和对氟苯甲酸加入到n,n-二甲基甲酰胺中，再加入一定量的碳酸钾，在室温下搅拌一段时间后冷却，有机相用水和饱和氯化钠溶液洗涤多次，再用无水硫酸镁干燥后浓缩，经硅胶柱层析分离得到目标化合物；所诉的3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-氨基环丁烯-2-酮与对氟苯甲酸与碳酸钾的投料量摩尔比为1:1:1.2。本发明所述的一种具有抗氧化作用的环丁烯酮类化合物的合成路线为：本发明具有的有益效果：1，我们发现使用二溴乙腈与5-炔基-苯并[d][1,3]间二氧杂环戊烯很容易发生竞争性的[2+2]环加成反应，我们分析是因为两个吸电子的溴原子的存在，使与之相连的c上的电子云密度增大，容易与炔基发生亲电加成，有效的避免了氰基与炔基发生加成反应；2、有多步反应后处理时都要进行水解反应，水解反应处理都比较彻底，不易产生副产物；3、目标化合物结构新颖，并且具有良好的抗氧化作用。附图说明图1目标化合物的核磁氢谱具体实施方式以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。实施例1在带有分水器的反应瓶中，在氮气的保护下，把(三苯基磷)氯化金(i)1g，三氟甲磺酸酐34g和1,8-双二甲氨基萘21g加入到甲苯200ml中，缓慢加热至回流，通过分水器除去反应体系中含有的水，然后降温至室温，加入二溴乙腈20g，再次加热到回流，进一步除去反应体系中的水，再次降至室温，在氮气保护下，快速加入把5-炔基-苯并[d][1,3]间二氧杂环戊烯15g，在氮气保护下加入缓慢升温至70℃，反应约3h，向反应液中加入水500ml，继续加热至回流，继续反应5h，用1n的盐酸溶液调ph至4～5，乙酸乙酯萃取100ml萃取反应液多次，合并有机层用饱和氯化钠溶液100ml洗涤多次，无水硫酸钠干燥，减压回收溶剂，残余物经柱层析纯化(洗脱剂：v乙酸乙酯：v石油醚＝1：5)得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮30.4g；1hnmr(400mhz,dmso-d6):δ7.47(d,j＝4.0hz,2h),6.93(d,j＝8.0hz,1h),6.45(s,1h),4.34(s,2h).hr-ms(esi+)m/z：346.9735[m+h]+。实施例2在带有分水器的反应瓶中，在氮气的保护下，把(三苯基磷)氯化金(i)0.5g，三氟甲磺酸酐34g和1,8-双二甲氨基萘21g加入到甲苯200ml中，缓慢加热至回流，通过分水器除去反应体系中含有的水，然后降温至室温，加入二溴乙腈20g，再次加热到回流，进一步除去反应体系中的水，再次降至室温，在氮气保护下，快速加入把5-炔基-苯并[d][1,3]间二氧杂环戊烯15g，在氮气保护下加入缓慢升温至70℃，反应约3h，向反应液中加入水500ml，继续加热至回流，继续反应5h，用1n的盐酸溶液调ph至4～5，乙酸乙酯萃取100ml萃取反应液多次，合并有机层用饱和氯化钠溶液100ml洗涤多次，无水硫酸钠干燥，减压回收溶剂，残余物经柱层析纯化(洗脱剂：v乙酸乙酯：v石油醚＝1：5)得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮28.3g；1hnmr(400mhz,dmso-d6):δ7.47(d,j＝4.0hz,2h),6.93(d,j＝8.0hz,1h),6.45(s,1h),4.34(s,2h).hr-ms(esi+)m/z：346.9735[m+h]+。实施例3在带有分水器的反应瓶中，在氮气的保护下，把(三苯基磷)氯化金(i)0.5g，三氟甲磺酸酐34g和1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯15g加入到甲苯200ml中，缓慢加热至回流，通过分水器除去反应体系中含有的水，然后降温至室温，加入二溴乙腈20g，再次加热到回流，进一步除去反应体系中的水，再次降至室温，在氮气保护下，快速加入把5-炔基-苯并[d][1,3]间二氧杂环戊烯15g，在氮气保护下加入缓慢升温至70℃，反应约3h，向反应液中加入水500ml，继续加热至回流，继续反应5h，用1n的盐酸溶液调ph至4～5，乙酸乙酯萃取100ml萃取反应液多次，合并有机层用饱和氯化钠溶液100ml洗涤多次，无水硫酸钠干燥，减压回收溶剂，残余物经柱层析纯化(洗脱剂：v乙酸乙酯：v石油醚＝1：5)得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮18.5g；1hnmr(400mhz,dmso-d6):δ7.47(d,j＝4.0hz,2h),6.93(d,j＝8.0hz,1h),6.45(s,1h),4.34(s,2h).hr-ms(esi+)m/z：346.9735[m+h]+。实施例4在反应瓶中，在氮气保护下把锌粉13g和碘25g加入到1,2-二溴乙烷300ml，再加入架桥聚氧化乙烯10g，缓慢加热至回流，反应1h后保持氮气保护环境不变，缓慢降温至0℃，然后缓慢滴加溶有3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮35g的1,2-二溴乙烷溶液500ml，滴加完后缓慢升温至60℃，发现碘的颜色消失，过滤反应液，开启真空，使滤液能够在60℃以下蒸除1,2-二溴乙烷，反应温度不能够超过60℃，以防止爆炸，蒸除1,2-二溴乙烷500ml，然后至于0℃环境，向反应液中缓慢滴加溶有乙酸50g的甲苯溶液300ml，保持温度不超过10℃，滴加完后，缓慢升温至50℃，反应2h后，把反应液倒入水中，用二氯甲烷萃取反应液多次，合并有机相，浓缩后得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮22g；hr-ms(esi+)m/z：268.0839[m+h]+。实施例5在反应瓶中，在氮气保护下把锌粉13g和碘25g加入到1,2-二溴乙烷300ml，再加入架桥聚氧化乙烯3.5g，缓慢加热至回流，反应1h后保持氮气保护环境不变，缓慢降温至0℃，然后缓慢滴加溶有3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮35g的1,2-二溴乙烷溶液500ml，滴加完后缓慢升温至60℃，发现碘的颜色消失，过滤反应液，开启真空，使滤液能够在60℃以下蒸除1,2-二溴乙烷，反应温度不能够超过60℃，以防止爆炸，蒸除1,2-二溴乙烷500ml，然后至于0℃环境，向反应液中缓慢滴加溶有乙酸50g的甲苯溶液300ml，保持温度不超过10℃，滴加完后，缓慢升温至50℃，反应2h后，把反应液倒入水中，用二氯甲烷萃取反应液多次，合并有机相，浓缩后经硅胶柱层析分离得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮13.5g；hr-ms(esi+)m/z：268.0839[m+h]+。实施例6在反应瓶中，在氮气保护下把锌粉13g和碘25g加入到四氢呋喃300ml，再加入架桥聚氧化乙烯10g，缓慢加热至回流，反应1h后保持氮气保护环境不变，缓慢降温至0℃，然后缓慢滴加溶有3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮35g的四氢呋喃溶液500ml，滴加完后缓慢升温至60℃，发现碘的颜色消失，过滤反应液，开启真空，使滤液能够在60℃以下蒸除1,2-二溴乙烷，反应温度不能够超过60℃，以防止爆炸，蒸除四氢呋喃600ml，然后至于0℃环境，向反应液中缓慢滴加溶有乙酸50g的甲苯溶液300ml，保持温度不超过10℃，滴加完后，缓慢升温至50℃，反应2h后，把反应液倒入水中，用二氯甲烷萃取反应液多次，合并有机相，浓缩后得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮16.7g；hr-ms(esi+)m/z：268.0839[m+h]+.实施例7在反应瓶中，在氮气保护下把锌粉13g和碘25g加入到乙醚300ml，再加入架桥聚氧化乙烯10g，缓慢加热至回流，反应1h后保持氮气保护环境不变，缓慢降温至0℃，然后缓慢滴加溶有3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮35g的乙醚溶液500ml，滴加完后缓慢升温至60℃，发现碘的颜色消失，过滤反应液，开启真空，使滤液能够在60℃以下蒸除1,2-二溴乙烷，反应温度不能够超过60℃，以防止爆炸，蒸除乙醚600ml，然后至于0℃环境，向反应液中缓慢滴加溶有乙酸50g的甲苯溶液300ml，保持温度不超过10℃，滴加完后，缓慢升温至50℃，反应2h后，把反应液倒入水中，用二氯甲烷萃取反应液多次，合并有机相，浓缩后得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮14.1g；hr-ms(esi+)m/z：268.0839[m+h]+.实施例8在反应瓶中，在氮气保护下把锌粉13g和碘25g加入到1,2-二溴乙烷300ml，再加入架桥聚乙烯醇10g，缓慢加热至回流，反应1h后保持氮气保护环境不变，缓慢降温至0℃，然后缓慢滴加溶有3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-4,4-二溴环丁烯-2-酮35g的1,2-二溴乙烷溶液500ml，滴加完后缓慢升温至60℃，发现碘的颜色消失，过滤反应液，开启真空，使滤液能够在60℃以下蒸除1,2-二溴乙烷，反应温度不能够超过60℃，以防止爆炸，蒸除1,2-二溴乙烷150ml，然后至于0℃环境，向反应液中缓慢滴加溶有乙酸50g的甲苯溶液500ml，保持温度不超过10℃，滴加完后，缓慢升温至50℃，反应2h后，把反应液倒入水中，用二氯甲烷萃取反应液多次，合并有机相，浓缩后得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮13g；hr-ms(esi+)m/z：268.0839[m+h]+.实施例9在反应瓶中，把3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮30g和异吲哚啉-1,3-二酮16g加入到n,n-二甲基甲酰胺300ml中，再加入zsm-5分子筛10g，在回流状态下搅拌一段时间后冷却，过滤反应液，再向反应液中加入乙酸20g，加热至80℃，反应1h，缓慢降温至室温，再加入2n的盐酸溶液200ml，继续升温至80℃，继续搅拌反应2h，缓慢升温至室温，用氨水调节反应液ph为8～9，过滤反应液，除去生成的副产物苯甲酸盐，向滤液中加入乙酸乙酯200ml，分出有机相，有机相用水和饱和氯化钠溶液洗涤多次，再用无水硫酸镁干燥后浓缩，经硅胶柱层析分离得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-氨基环丁烯-2-酮17.5g；1hnmr(400mhz,dmso-d6):δ9.13(s,2h),7.45(d,j＝4.0hz,2h),7.01(d,j＝8.0hz,1h),6.27(s,2h),3.85(s,2h).hr-ms(esi+)m/z：204.1943[m+h]+.anal.calcdforc11h9no3:c,65.02；h,4.46；n,6.89.found:c,65.57；h,4.52；n,6.81。实施例10在反应瓶中，把3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-溴环丁烯-2-酮30g和异吲哚啉-1,3-二酮16g加入到n,n-二甲基甲酰胺300ml中，再加入zsm-5分子筛20g，在回流状态下搅拌一段时间后冷却，过滤反应液，再向反应液中加入乙酸20g，加热至80℃，反应1h，缓慢降温至室温，再加入2n的盐酸溶液200ml，继续升温至80℃，继续搅拌反应2h，缓慢升温至室温，用氨水调节反应液ph为8～9，过滤反应液，除去生成的副产物苯甲酸盐，向滤液中加入乙酸乙酯200ml，分出有机相，有机相用水和饱和氯化钠溶液洗涤多次，再用无水硫酸镁干燥后浓缩，经硅胶柱层析分离得到3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-氨基环丁烯-2-酮14.2g；1hnmr(400mhz,dmso-d6):δ9.13(s,2h),7.45(d,j＝4.0hz,2h),7.01(d,j＝8.0hz,1h),6.27(s,2h),3.85(s,2h).hr-ms(esi+)m/z：204.1943[m+h]+.anal.calcdforc11h9no3:c,65.02；h,4.46；n,6.89.found:c,65.57；h,4.52；n,6.81。实施例11在反应瓶中，把3-(苯并[d][1.3]间二氧杂环戊烯-5-基)-2-氨基环丁烯-2-酮20g和对氟苯甲酸14g加入到n,n-二甲基甲酰胺200ml中，再加入碳酸钾10g，在室温下搅拌一段时间后冷却，有机相用水和饱和氯化钠溶液洗涤多次，再用无水硫酸镁干燥后浓缩，经硅胶柱层析分离得到目标化合物28.7g；1hnmr(400mhz,dmso-d6):δ10.68(s,1h),7.89(d,j＝4.0hz,2h),7.70(d,j＝4.0hz,2h),7.52-7.39(m,2h),6.93(d,j＝8.0hz,1h),6.11(s,2h),4.35(s,2h).hr-ms(esi+)m/z：326.2981[m+h]+.anal.calcdforc18h12fno4:c,66.46；h,3.72；n,4.31.found:c,66.09；h,3.78；n,4.43。实施例12dpph法抗氧化活性测试配制浓度为2×10-4mol/l的dpph乙醇溶液和浓度分别为1×10-5mol/l、5×10-5mol/l、10×10-5mol/l、15×10-5mol/l和20×10-5mol/l的抗氧化乙醇溶液。将5ml的dpph乙醇溶液与5ml的抗氧化乙醇溶液混合后，采用紫外-可见分光光度计测定波长为517nm处的吸光度(a)。由以下方程式计算抗氧化剂清除率(d)。d(％)＝[(a空白-a抗氧化剂)/a空白]×100；其中：a空白为为添加抗氧化剂的空白组吸光度；a抗氧化剂为添加抗氧化剂的实验组吸光度目标化合物浓度(mol/l)1×10-55×10-510×10-515×10-520×10-5d(％)23.8129.7635.2840.0445.71由上表可以看出，随着目标化合物浓度的提高，抗氧化活性逐渐升高，dpph法抗氧化活性测试可用于检测聚乙烯中自由基清除剂测试，因此该目标化合物有望成为一种自由基清除剂。以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。当前第1页12