【刊名】廣東藥學院學報 2005-21-2

【ISSN】1006-8783

【標題】對甲氧基肉桂酸乙酯的合成研究

【作者】張紅 丁盈紅 李若琦

【機構】廣東藥學院有機化學教研室，廣東廣州510240

【摘要】目的與方法 以對甲氧基苯甲醛為原料，醋酸銨為催化劑，經Knoevenagel反應，采用微波輻射技術合成了中間體對甲氧基肉桂酸，再以對甲苯磺酸為催化劑，經酯化反應得對甲氧基肉桂酸乙酯，結果與結論 兩步反應的產率分別為87．8％和91．0％，產品結構經IR和^1H-NMR(CDCl3)確證。

【關鍵詞】對甲氧基肉桂酸 對甲氧基肉桂酸乙酯 Knoevenagel縮合 微波輻射 酯化

【論文】對甲氧基肉桂酸乙酯的合成研究.pdf

對甲氧基肉桂酸乙酯合成研究
　　[摘 要]目的與方法，以對甲氧基苯甲醛為原料，醋酸銨為催化劑，經Knoevenagel反應，采用微波輻射技術合成了中間體對甲氧基肉桂酸，再以對甲苯磺酸為催化劑，經酯化反應得對甲氧基肉桂酸乙酯。 結果與結論 兩步反應的產率分別為87.8%和91.0%，產品結構經IR和1HNMR（CDCl3）確證。

　　[關鍵詞]對甲氧基肉桂酸 對甲氧基肉桂酸乙酯 Knoevenagel縮合 微波輻射 酯化

　　中圖分類號：R181.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0400-01

　　280～320 nm區域的紫外線易使皮膚曬傷，產生紅斑、水泡等 “日光皮炎”。對甲氧基肉桂酸酯類在280～320 nm區域有寬而強的吸收，對皮膚無刺激，安全性好，是一類理想的防曬劑，其中辛酯在美國、歐盟各國和中國用量都居首位或前列，乙酯在此區域也有良好的吸收，且吸收率高，是另一個常用防曬劑，同時它還具有廣譜抗真菌作用，是莪術根莖中抗真菌的主要有效成分。對甲氧基肉桂酸乙酯的合成路線有多種，國內金繼曙以對甲氧基苯甲醛為原料，按常規吡啶催化Knoevenagel反應制得中間體對甲氧基肉桂酸，產率70%；酸和乙醇的酯化用濃硫酸催化，回流6 h，酯產率78%。本文參照此路線，作了以下改進：
①用價廉無毒無污染的醋酸銨代替常規的吡啶、苯胺等有機堿作催化劑催化Knoevenagel反應；采用微波輻射技術，在無溶劑條件下合成對甲氧基肉桂酸，產率87.8%。
②酯化反應改用腐蝕性弱的對甲苯磺酸催化，反應時間由6 h減為2.5 h，而產率提高13%。本文方法操作方便、副反應少、產物易純化、對環境污染小，符合綠色化學的要求。合成路線如下：

　　1 實驗儀器和藥品
　　MCLTr型通用微波化學實驗儀（微波功率由外接調壓器連續調節，上面有三個孔，可接冷凝管等），熔點測定管（溫度計未校正），Bruker EQUINOX 55型傅里葉變換紅外光譜儀，7501紫外可見分光光度計，Bruker AVANCE 400型核磁共振儀。
　　對甲氧基苯甲醛、丙二酸、醋酸銨、乙醇、對甲苯磺酸均為國產化學純。

　　1.1 對甲氧基肉桂酸的制備
　　取5.6 g（0.04 mol）對甲氧基苯甲醛、4.6 g（0044 mol）丙二酸和3.2 g（0.04 mol）醋酸銨置100 mL錐形瓶中，搖勻后放進微波爐，裝上回流冷凝管。火力鍵置“高火”，調節電流控制功率為400 W（由電表指示查功率校準曲線，確定微波輸出功率），微波連續輻射7 min，反應混合物完全熔融并有CO2氣體放出。稍冷，加入約80 mL冷水，產物即變為固體。將固體物攪碎，抽濾，用水充分浸潤、洗滌兩次，干燥即得對甲氧基肉桂酸（反式），產率87.8%。用乙醇重結晶得白色針狀結晶，熔點為172～174 ℃（文獻[2]：173～175 ℃），3 000（寬，締合υO-H），1 685（υC=0），1 625（υC=C），1 598，1511（苯環υC-H），941（γ面外O-H），826（對二取代苯）。1HNMR（CDCl3，TMS為內標）：δ3.86（s，3H，-OCH3），δ6.33（d，1H，與羧基同碳烯氫），δ6.93（d，2H，�OCH3鄰位H），δ7.51（d，2H，�OCH3間位H），δ7.75（d，1H，與苯環同碳烯氫）。

　　1.2 對甲氧基肉桂酸乙酯的制備
　　取7.2 g（0.04 mol）對甲氧基苯甲酸、24 mL（04 mol）乙醇和1 g對甲苯磺酸置100 mL錐形瓶中，裝上回流冷凝管，開動磁力攪拌，水浴加熱，回流反應2.5 h。稍冷，改蒸餾裝置，在水浴上蒸出過量的乙醇（回收）。冷卻，將反應物倒入冰水中，漸漸析出大塊乳白色固體，將固體物研細抽濾，分別用水、Na2CO3溶液和水充分浸泡、洗滌，抽干，晾干，得75 g乳白色固體，產率91.0%。將固體物溶于適量乙醚進一步提純，醚層經Na2CO3溶液充分洗滌后，用水洗至中性，Na2SO4干燥過夜，濾出Na2SO4，水浴上蒸除乙醚，殘留物冷卻慢慢析出白色晶體，熔點49～50 ℃（文獻[2]值：49～50 ℃）；IR（KBr壓片）（cm-1）：1 706（υC=0），1630（υC=C），1 602，1 512，1 443（苯環骨架），830（對二取代苯）。1HNMR（CDCl3，TMS為內標）：δ1.32（t，3H，�CH3），δ3.82（s，3H，-OCH3），δ4.24（m，2H，�CH2�），δ6.29（d，1H，羧基同碳烯氫），δ6.88（d，2H，�OCH3鄰位H），δ7.46（d，2H，�OCH3間位H），δ7.62（d，1H，苯環同碳烯氫）。
　　上述Na2CO3溶液經HCl中和可析出少量對甲氧基肉桂酸，水洗、干燥后可回收并重復使用。

　　2 結果與討論
　　2.1 對甲氧基肉桂酸的合成
　　對甲氧基肉桂酸的合成研究具體情況見文獻。
 
　　2.2 對甲氧基肉桂酸乙酯的合成
　　2.2.1 催化劑用量對對甲氧基肉桂酸乙酯產率的影響 酯化反應選用對甲苯磺酸作催化劑，7.2 g（0.04 mol）對甲氧基肉桂酸、24 mL（0.4 mol）乙醇和不同用量的催化劑，回流反應2.5 h，結果見表1。
　　由表1可知，催化劑對甲苯磺酸用量多少對反應有明顯影響。不加催化劑，反應難以進行；加入一定量的催化劑后，反應速度明顯加快，對甲氧基肉桂酸乙酯產率增加。本實驗以加入1.0 g（0.005 8 mol）對甲苯磺酸為宜。

　　2.2.2 反應時間對對甲氧基肉桂酸乙酯產率的影響 7.2g（0.04 mol）對甲氧基肉桂酸、24 mL（0.4 mol）乙醇和1 g對甲苯磺酸，回流反應不同時間，結果見表2。
　　酯化反應較慢，需要一定時間才能達到平衡，由表2也可看出反應時間對酯產率的影響，反應時間加長，產率增加，太長則又略有降低。本實驗以2.5 h為最佳反應時間。
 
　　2.2.3 乙醇用量對對甲氧基肉桂酸乙酯產率的影響 7.2 g（0.04 mol）對甲氧基肉桂酸、不同體積/摩爾數乙醇和1 g對甲苯磺酸，回流反應2.5 h，結果見表3。
　　酯化反應是個可逆反應，乙醇和水混溶，分水困難，筆者采取乙醇大大過量的方法，使反應向酯化方向進行（過量乙醇很容易通過水浴蒸餾回收）；乙醇還起溶劑的作用，若量太少，則溶解時間加長，反應變慢，產率降低，反應結束稍冷卻就有未反應的對甲氧基苯甲酸固體析出。從表3可看出，隨乙醇用量增加，對甲氧基肉桂酸乙酯產率大大提高，當乙醇用量為24 mL即n（乙醇）∶n（對甲氧基肉桂酸）= 10∶1時，對甲氧基肉桂酸乙酯產率最高。

　　2.3 產品構型及其紫外吸收
　　中間體對甲氧基肉桂酸為反式體，因反式體中苯基和羧基離得較遠，比順式體內能低，更穩定；酯化反應并未涉及雙鍵，因此雙鍵構型不改變，對甲氧基肉桂酸乙酯也是反式體。二者的核磁共振譜數據也證實產物為反式結構，雙鍵氫的化學位移與經驗規則算出的數據相符。
　　UV：λmax（EtOH）：310 nm，在UVB區域280～320 nm之間有寬而強的吸收，且吸收峰峰形極好，可在化妝品中作防曬劑。

　　3 結 論
　　無溶劑微波輻射醋酸銨催化Knoevenagel反應合成對甲氧基肉桂酸，按 n（丙二酸）∶n（醋酸銨）∶n（醛）=1.2∶1∶1，微波功率400 W輻射7 min，酸產率87.8%。本法與常規加熱反應相比，大大縮短反應時間，且節省有機溶劑，對環境污染小。
　　酯化反應用對甲苯磺酸作催化劑，按n（乙醇）∶n（催化劑）∶n（酸）=10∶0.145∶1投料，磁力攪拌，回流反應2.5 h，對甲氧基肉桂酸乙酯的產率910%。
　　參考文獻
　　[1] 張紅，區國勇.防曬劑對甲氧基肉桂酸酯類的合成進展[J].香料香精化妝品，2001，（3）：18.
　　[2] 金繼曙，都述虎.莪術抗真菌主要有效成分對甲氧基桂皮酸乙酯的合成[J].天然產物研究與開發，1994，6（1）：40