苯丙烯酸类化合物顺反两种异构体相互转化的方法
【专利摘要】本发明涉及一种苯丙烯酸类化合物顺反两种异构体相互转化的方法，属于有机化学合成技术和分析化学技术的领域。它以痕量的碘作为反应试剂，即可在溶液中将顺式的苯丙烯酸酯类（结合型）化合物完全转化为其反式异构体。在太阳光照射下，又能把反式苯丙烯酸类化合物转化为其顺式异构体，转化率达25?55%。本发明的优点是反应条件温和、转化率高、绿色环保及容易放大。既可用于苯丙烯酸类化合物的分离分析和有机合成研究，亦可应用于工业生产上。
【专利说明】
苯丙烯酸类化合物顺反两种异构体相互转化的方法
技术领域：
[0001] 本发明涉及一种含有苯丙烯酸类结构单元化合物的顺反式异构体的相互转变，属 于有机化学合成技术和分离分析化学技术的领域。具体来说就是采用痕量碘将顺式苯丙烯 酸类化合物转化为反式异构体，在太阳光下又可将反式异构体转化为顺式。
【背景技术】：
[0002] 苯丙烯酸类结构单元在医药、化工和材料中经常存在，在有机合成中也时常被运 用到。而在自然界中，含有苯丙烯酸类结构单元的化学成分更是广泛存在并被大量报道，其 类型包括苯丙烯酸三萜酯类、苯丙烯酸黄酮酯类、苯丙烯酸酚酸酯类以及自由的苯丙烯酸 类，比如咖啡酸、肉桂酸及对羟基肉桂酸等大量存在的天然化合物。研究证实这类化合物普 遍存在顺式双键和反式双键两种异构体，一般反式异构体大量存在，而顺式异构体含量较 低。有文献研究报道，苯丙烯酸类化合物的反式异构体可以在254nm和365nm的紫外灯照射 下，转变成顺式的异构体，直到二者平衡。而尚未见从苯丙烯酸类化合物的顺式异构体向反 式异构体彻底转化的报道。
【发明内容】
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[0003] 本发明提供一种含有苯丙烯酸类结构单元化合物的顺反式异构体的相互转化的 方法。
[0004] 本发明一种苯丙烯酸类化合物顺反两种异构体相互转化方法是通过下列方式完 成的：结合型苯丙烯酸类化合物(苯丙烯酸酯类）的顺式异构体能在痕量碘和加热温度48 °C_52°C条件下，在1-3分钟时间内，完全转化为其反式异构体，自由型顺式苯丙烯酸类化合 物转化为其反式异构体的转化率达50-70% ;
[0005] 苯丙烯酸类化学成分的反式异构体能在太阳光作用下，经过2-48小时，以20-55% 的转化率产生其顺式异构体。
[0006] 顺式异构体与反式异构体相互转变的反应式是：
[000S]式中:R =羟基，甲氧基，氟，氯，溴，碘;R'=甲基，三砲，黄酮，酸酸。
[0009] 所述苯丙烯酸类化合物化学成分结构是化学成分含有苯丙烯酸结构单元，则包括 自由的苯丙烯酸类化合物和苯丙烯酸类化合物与其它化学成分所形成的酯。
[0010] 所述的顺式异构体向反式异构体转变的条件特征是:痕量碘和温度为50°C，加热 时间1-3分钟。
[0011] 所述的反式异构体向顺式异构体条件是:普通太阳光，反应时间2小时到48小时。
[0012] 所述自由的苯丙烯酸类化合物和苯丙烯酸类化合物与其它化学成分所形成的酯 是指咖啡酸类、苯丙烯酸黄酮酯类、苯丙烯酸三萜酯类、苯丙烯酸酚酸酯类以及苯丙烯酸奎 宁酸酯类。
[0013] 一种苯丙烯酸类化合物顺反两种异构体相互转化的方法应用于医药、化工、材料、 有机实验室的分析检测和工业生产领域。
[0014] 在天然产物化学成分研究的过程中，经常会遇到苯丙烯酸酯类化合物的顺反两种 异构体同时存在，而顺式异构体含量很少，极难分离纯化，一般都需要采用制备或半制备液 相色谱，如果能人工的增加顺式化合物的量，将为顺式异构体的分离和鉴定提供较大的方 便。此外，苯丙烯酸方式异构体中也经常混有少量顺式异构体，导致化合物的NMR谱图复杂， 干扰鉴定，如果能实现苯丙烯酸顺式异构体彻底的转变为反式异构体，将大大简化这类化 合物的结构鉴定。同时，工业生产和有机合成过程中也常受到这两种顺反异构体的干扰，实 现这两种异构体的可控性转化对于工业生产也有极大的意义。
[0015] 基于以上，我们发明了利用痕量的碘作为反应试剂，在加热条件下，即可在溶液中 高效的定量转化顺式苯丙烯酸类化合物为其反式异构体。而在太阳光照射下，又能把反式 苯丙烯酸类化合物转化为其顺式异构体，转化率高达20-65 %。
[0016] 本发明的优点是反应条件温和、转化率高、绿色环保及容易放大，既可用于苯丙烯 酸类化合物的分离分析和有机合成研究，亦可应用于工业生产上。
【附图说明】：
[0017] 图1为本发明化合物7在阳光下转变为8并达到顺反平衡时的咕NMR谱。
[0018] 图2为本发明化合物9在阳光下转变为10并达到顺反平衡时的咕NMR谱。
[0019] 图3为本发明化合物15在阳光下转变为16并达到顺反平衡时的咕NMR谱。
[0020] 图4化合物21在阳光下转变为22并达到顺反平衡时的咕NMR谱。
[0021] 图5化合物27在阳光下转变为28并达到顺反平衡时的咕NMR谱。
[0022] 图6化合物21和22的混合物经痕量碘反应后转变为21的1H NMR谱。
[0023] 图7化合物15和16的混合物经痕量碘反应后转变为15的1H NMR谱。
[0024] 图8化合物27和28的混合物经痕量碘反应后的咕NMR谱。
[0025] 图9含有痕量碘的化合物15经阳光照射后的1H NMR谱。
[0026] 图10反式咖啡酸奎宁酸甲酯为主的化合物的1H NMR谱(反应前）。
[0027] 图11反式咖啡酸奎宁酸甲酯经阳光照射后顺式产物比例提高的1H NMR谱。
【具体实施方式】：
[0028] 下面结合实施例进一步阐述本发明，但本发明不局限于该具体实施例，本领域技 术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求范围内的所有可能的备选方案、改进方案和等 效方案。
[0029] 采用痕量碘在加热(50°C)的条件下，经过1-3分钟，使苯丙烯酸类化合物的顺异构 体几乎定量的转化为其反式异构体。而在太阳光的作用下，经过2-48小时，苯丙烯酸类化合 物的反异构体能以20-60%的转化率产生其顺式异构体。
[0030] 1.反式异构体向顺式异构体的转化自由的苯丙烯酸类化学成分如反式对羟基桂 皮酸、反式咖啡酸和含有苯丙烯酸类结构单元的化学成分暴露在太阳光下数分钟至48小 时，即可转化成相应的顺式异构体。
[0031 ]顺反异构体相互转变反应反应式为：
[0033] R =羟基，甲氧基，氟，氯，溴，碘;R'=甲基，三砲，黄酮，酸酸。
[0034] 2.顺式异构体向反式异构体的转化向顺式异构体的溶液(常用有机溶剂，如甲醇、 丙酮、吡啶或者他们的氘代试剂）中，加入痕量碘，并在50°C加热，即可在1-10分钟内彻底转 化成对应的反式异构体；
[0035] 3.通过核磁共振检测顺反式异构体的转化情况采用咕NMR实验，根据顺反异构体 的特征信号(特征信号化学位移范围之一是5.0~6.7ppm;顺式异构体的耦合常数为12.8Hz 左右，反式异构体的耦合常数为15.8Hz)的来判断其归属，通过其双键氢的积分面积可以判 断其相对含量。
[0036] 4.在实验室研究中，准确鉴定顺反两种异构体的结构不需采用制备或者半制备高 效液相色谱技术，即可准确地利用匪R图谱分别鉴定二者的结构。特别是对于反式异构体， 可以几乎在转化后得到纯化合物，通过核磁数据可以准确鉴定。
[0037] 5 .扩大反应在工业生产中的应用本发明的顺反异构体的反应在扩大到克级后仍 可实现，有望在工业生产中获得应用。
[0038] 实施例：
[0039] 1.1反式异构体向顺式异构体的转化自由的苯丙烯酸类化学成分如反式对羟基桂 皮酸、反式咖啡酸和含有苯丙烯酸类结构单元的化学成分暴露在太阳光下数分钟或则几十 小时，即可转化成相应的顺式异构体。
[0040] 1.1自由型反式苯丙烯酸化合物向自由型顺式苯丙烯酸化合物的转化以咖啡酸为 例，首先做反式咖啡酸(7)的氢谱，然后将核磁管置于太阳下，分别在4小时、8小时、16小时、 24小时和48小时做核磁测试。仔细分析这5个时间点的氢谱的关键信号(顺式异构体双键的 一个氢信号是知5.74，(1，1=13.2他；反式异构体的一个氢信号是5 116.21，(1，1=16.0抱），我 们发现顺式咖啡酸(8)的相对含量在16小时和24小时几乎没有差别。以上研究结果表明，顺 式咖啡酸和反式咖啡酸在第16小时是达到转化平衡。此时，顺式咖啡酸和反式咖啡酸的比 率是47:53(图1)。
[0041] 1.2反式苯丙烯酸奎宁酸酯化合物向顺式苯丙烯酸奎宁酸酯化合物的转化以咖啡 酸奎宁酸甲酯为例，利用类似的方法，结果显示顺式咖啡酸奎宁酸甲酯（10)和反式咖啡酸 奎宁酸甲酯(9)在第16小时是达到转化平衡。此时，顺式咖啡酸奎宁酸甲酯和反式咖啡酸奎 宁酸甲酯的比率是38:62(图2)。
[0042] 1 . 3反式苯丙稀酸酸酸酯向顺式苯丙稀酸酸酸酯的转化以4-hydroxy-cis- cinnamomic acid 4-β-D-glucopyranosyloxybenzyl ester( 16)^P4_hyd;roxy-t;rans-cinnamomic acid 4-0-D_glucopyranosyloxybenzyl ester(15)为例，米用与前面类似的 方法，结果是:顺式结构和反式结构在第16小时达到转化平衡，平衡时顺反异构体的相对比 率是46:54(图3)。
[0043] 1.4反式苯丙烯酸黄酮酯向顺式苯丙烯酸黄酮酯的转化以山奈酚j-o-iMHe'- 0-顺式香豆酰）吡喃葡萄糖苷（22)和山奈酚-3-0-0-0-(6^0-反式香豆酰)吡喃葡萄糖苷 (21)为例，采用类似于前述的方法，结果是:顺式结构和反式结构在第16小时达到转化平 衡，平衡时顺反异构体的相对比率是37:63(图4)。
[0044] 1.5反式苯丙烯三萜酯向顺式苯丙烯酸三萜酯的转化以顺式委陵菜酸-3-0-香豆 酸脂(28)和反式委陵菜酸-3-0-香豆酸脂(27)为例，采用类似前述的方法，结果是:顺式结 构和反式结构在第4小时达到转化平衡，平衡时顺反异构体的相对比率是56:44(图5)。
[0045] 2.顺式异构体向反式异构体的转化顺式异构体的容易中，加入痕量的碘，并加热， 即可在极短的时间内几乎定量的转化成对应的反式异构体。
[0046] 2.1顺式苯丙烯酸黄酮酯向反式苯丙烯酸黄酮酯的转化以山奈酚j-o-iMHe'-0-顺式香豆酰）吡喃葡萄糖苷（22)和山奈酚-3-0-0-0-(6^0-反式香豆酰)吡喃葡萄糖苷 (21)为例，向装有二者的化合物的核磁管中加入痕量的碘，适当振摇并置于50°C的水浴锅 中1分钟，擦去核磁管外壁上的水，进行匪R测试，分析氢谱，发现顺式异构体的特征信号0 H5.51，d，J=12.8Hz，）消失。这个信息提示我们，顺式异构体已经向反式异构体完全转化 (图 6)。
[0047] 2.2顺式苯丙烯酸酚酸酯向反式苯丙烯酸酚酸酯的转化采用类似于前述的方法， 以4-hydroxy-cis-cinnamomic acid 4-0-D-glucopyranosyloxybenzyl ester(16)和4_ hydroxy-trans-cinnamomic acid 4-0-D-glucopyranosyloxybenzyl ester(15)为例，川页 式异构体向反式异构体进行完全转化(图7)。
[0048] 采用类似于前述的方法，顺式委陵菜酸-3-0-香豆酸脂(28)也能向和反式委陵菜 酸-3-0-香豆酸脂(27)进行完全转化(图8)。
[0049] 3.苯丙烯酸类化合物的顺反异构体可逆性转化含有痕量碘的反式异构体，置于太 阳光下，反式异构体又可以向顺式异构体转化，直到二者再次平衡c^Wfhydroxy-trans-cinnamomic acid 4-0-D_glucopyranosyloxybenzyl ester(15)为例，将含有痕量鹏的样 品，置于太阳光下12小时，反式异构体向顺式异构体转化64.0%，平衡时顺式和反式异构体 的比率是64:36(图9)。
[0050] 4.苯丙烯酸类顺反异构体放大试验将1克反式咖啡酸溶解在30mL分析级甲醇中 (0.185mM)，置于太阳光下，并搅拌48小时，取适量反应液，减压蒸干，以氘代甲醇为溶剂做 NMR测试，分析其氢谱，反式异咖啡酸向顺式咖啡酸的转化率为32.8%。向反应体系中加入 l〇mg的碘，加回流装置，置于50°C水浴锅中，反应30分钟，取适量的反应液，减压蒸干，做NMR 实验，结果显示顺式的咖啡酸向反式咖啡酸转化。
[0051 ] 5.本专利的初步应用以咖啡酸奎宁酸甲酯为例，相对含量较小的顺式咖啡酸奎 宁酸甲酯在过去的研究中，被认为是杂质，其结构未能鉴定。利用本发明，顺式一个的核磁 信号得到增强，我们顺利地鉴定出化学结构（图10和图11)。
[0052]表1顺式异构体在痕量的碘的作用下向反式异构体的转化(反应温度:50°C)
[0054]表2反式异构体在太阳光下向顺式异构体的转化
[0058]表3本发明中涉及的含有苯丙烯酸结构单元的化合物结构。
【主权项】
1. 一种苯丙烯酸类化合物顺反两种异构体相互转化的方法，其特征在于结合型苯丙烯 酸类化合物(苯丙烯酸酯类)的顺式异构体能在痕量碘和加热温度48°c-52°c条件下，在1-3 分钟时间内，完全转化为其反式异构体，自由型顺式苯丙烯酸类化合物转化为其反式异构 体的转化率达50-70 % ; 苯丙烯酸类化学成分的反式异构体能在太阳光作用下，经过2-48小时，以20-55%的转 化率产生其顺式异构体。2. 根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于顺式异构体与反式异构体相互转变的反 应式是：式中:R=羟基，甲氧基，氟，氯，溴，碘;IT=甲基，三砲，黄酮，酸酸。3. 根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于所述苯丙烯酸类化合物化学成分结构是 化学成分含有苯丙烯酸结构单元，则包括自由的苯丙烯酸类化合物和苯丙烯酸类化合物与 其它化学成分所形成的酯。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的顺式异构体向反式异构体转变的条 件特征是:痕量碘和温度为50°C，加热时间1-3分钟。5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的反式异构体向顺式异构体条件是:普 通太阳光，反应时间2小时到48小时。6. 根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于所述自由的苯丙烯酸类化合物和苯丙烯 酸类化合物与其它化学成分所形成的酯是指咖啡酸类、苯丙烯酸黄酮酯类、苯丙烯酸三萜 酯类、苯丙烯酸酚酸酯类以及苯丙烯酸奎宁酸酯类。7. -种苯丙烯酸类化合物顺反两种异构体相互转化的方法应用于医药、化工、材料、有 机实验室的分析检测和工业生产领域。
【文档编号】C07C69/757GK105884618SQ201610362724
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月28日
【发明人】丁中涛, 蔡乐, 李振杰
【申请人】云南大学