（应用化学专业论文）黄酮类化合物合成与应用性能研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 黄酮类化合物是使用最多的一类天然染料。黄酮类天然染料存在很多不足，限制了 其应用。本论文以黄酮为母体结构，通过引入硝基、氨基、甲氧基、二甲氨基、羟基等 取代基，使其最大吸收波长红移，同时提高与纤维的亲和力，降低其水溶性，作为分敌 染料用于涤纶纤维染色。 本论文以2 羟基4 甲氧基苯乙酮为原料，合成了带有不同取代基如甲氧基、氨基、 硝萋、二甲氨基、羟基等的黄酮类化合物，包括查尔酮、黄酮、黄酮醇( 3 羟基黄酮) 等。合成的黄酮类化合物通过i r 、m s 、o h n m r 、元素分析等方法进行了结构鉴定和表 征。结果表明合成的化合物结构正确。黄酮类化合物中有8 个尚未见文献报道。 部分黄酮类化合物进行砂磨，对涤纶纤维进行高温高压染色。考察并优化染色条件， 对染色结果进行评价。染料的摩尔消光系数大，在色度为0 2 5 时，染色即能够达到标 准色深。涤纶染色时竭染率高，其中4 - n , n 二甲氨基- 2 - 羟基4 甲氧基5 硝基查尔酮 ( 3 b ) 和4 n n 二甲氨基7 甲氧基6 硝基黄酮( 4 c ) 的竭染率在9 8 以上。染料具有 非常好的耐洗牢度。达到4 5 级，具有中等的摩擦牢度和升华牢度。由于受黄酮类化合 物母体结构的影响，臼晒牢度偏低。 以具有代表性的革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性大肠杆菌为研究对象，研 究了合成的黄酮类化合物的抗菌活性。部分黄酮类化合物对两种细菌有不同程度的抑制 作用。其中6 。氨基4 i n n 二甲氨基7 甲氧基黄酮的抑菌活性最强。 关键词；黄酮；合成；染色；抗菌活性 黄酮类化合物的合成与应用性能研究 t h e s y n t h e s i sa n da p p l i c a t i o no ff l a v o n o i d s a b s t r a c t f l a v o n o i d sa r et h em o s tw i d e l yu s e dn a t u r a ld y e s i nt h i sp a p e r , as e r i e so ff l a v o n o i d s w i t hd i f f e r e n ts u b s t i t u t i o mw e r ed e s i g n e da n ds y n t h e s i z e dt oi m p r o v et h e i rd y e i n gp r o p e r t i e s o np 0 1 y c 咖rf a b r i c as e r i e so ff l a v o n o i d ss u b s t i t u t e db ym e t h o x y , a m i n o ，n i t r o ，d i m e t h y la m i n o ，o rh y d r o x y g r o u p sw e r es y n t h e s i z e dt h r o u g ht h ec h a l c o n ei n t e r m e d i a t e , 8o fw h i c hh a v en o tb e e n r e p o r t e di nt h el i t e r a t u r e s t h ec h e m i c a ls t r u c t u r e so ft h ef l a v o n n i d sw e r ec o n f i r m e db yu l m s ，1 hn m rs p e c t r u ma n de l e m e n t a la n a l y s i s t h es y n t h e s i z e df l a v o n o i d sw e r eu s e da sd y e so np o l y e s t e r t h ed y e i n gp r o c e e d e du n d e r h i g l lt e m p e r a t u r ea n dh i 咖p r e s s u r e t h ed y e i n gc o n d i t i o n sw e r eo p t i m i z e da n dt h ed y e i n g r e s u l t sw e r ee v a l u a t e d t h ed y e sh a v eh i 曲e x h a u s t i o no i lp o l y e s t e r t h eh i g hs h a d ed e p t hc a n b er e a l i z e dw h e nt h ed y ec o n c e n t r a t i o ni s0 2 5 t h ee x h a u s t i o n so f4 - d i m e t h y l a m i n c - 2 - h y d r o x y - 4 - m e t h o x y - 5 - n i t r o c h a l c o n ea n d4 - d i m e t h y l a m i n o - 7 - m e t h o x y 6 l l i t r o f l a v o n oa f 8 h i g h e rt h a n9 8 t h ed y e sh a de x c e l l e n tw a s hf a s t n e s s ，u pt o4 - 5g r a d ea n dm o d e r a t er u ba n d s u b l i m a t i o nf a s t n e s s t h el i g h tf a s t n e s si sl o wb e c a u s et h ei n h e r e n tp r o p e n s i t yo ff l a v o n o i d s c h r o m o p h o r et op h o t o c h e m i c a lo x i d a t i o n t h ea n t i b a c t e r i a la c t i v i t i e so ft h ed y e sw e t ea l s oe v a l u a t e d s o m eo ft h e mp o s s e s s m o d e r a t et os t r o n ga n t i b a c t e r i a la c t i v i t i e sa g a i n s tg r a m - p o s i t i v es t a p h y l o c o c c u sa u r e u s b a c t e r i aa n d g r a m - n e g a t i v e e s c h e r i c h i a c o l i b a c t e r i a a m o n g t h e 札 6 - a m i n o - 4 。- d i m e t h y l a m i n o - 7 - m e t h o x y f a v o n eh a st h es t r o n g e s ta n t i b a c t e r i a la c t i v i t y k e yw o r d s = f l a v o n e s ；s y n t h e s i s ；d y e i n g ；a n t i b a c t e r i a la c t i v i t y i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：任延 日期：竺垡塑竺日 黄酮类化合物的合成与应用性能研究 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交 学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名毽堡： 导师躲毯塑签导师签名：主丛丝 i 逾 工业 _ 年丘月二i 日 大连理工大学硕士学位论文 引言 黄酮类化合物是自然界中广泛存在的一类天然产物，多存在于高等植物体和羊齿类 植物体中，常以游离态或糖苷形式存在 黄酮类化合物是使用最多的一类天然染料在天然染料中，有5 0 以上的结构属于 黄酮类化合物，而且在黄色天然染料中，黄酮类结构的占到9 0 。黄酮类化合物在天然 染料中占有重要的地位，它源自天然物质，具备很好的的生物相容性，可生物降解，一 般对人体无毒害。但是黄酮类天然染料存在很多不足，例如摩尔消光系数较小，发色强 度低；分子结构中含有多个羟基，一般用于天然纤维的染色，但是与纤维亲和力差，虽 然使用媒染剂媒染，上染率仍然较低；很多黄酮化合物在可见光区无吸收；天然染料提 取后纯度低，导致染色重复性差，这些不足都限制了其应用。因此，对黄酮类化合物进 行结构修饰，合成出性能优异的黄酮类染料具有重要的意义 黄酮类化合物具有广泛的生理活性，如抗心血管疾病、抗癌、消炎、抗菌等。但是 很多情况下是从天然物里提取，对其活性研究，限制了其开发应用，因此研究合成的黄 酮的活性有很大意义。 本论文以黄酮为母体结构，通过化学合成的方法，引入硝基、氨基、甲氧基、二甲 氨基、羟基等取代基，使其最大吸收波长红移，同时提高与纤维的亲和力，降低其水溶 性，作为分散染料用于涤纶纤维染色。对所合成的黄酮类化合物都进行了结构鉴定和表 征。并且研究其抗菌活性。 黄酮类化合物的合成与应用性能研究 1文献综述 1 1 黄酮类化合物简介 黄酮类化合物是自然界中广泛存在的一类天然产物。多存在于高等植物体和羊齿类 植物体中，常以游离态或糖苷形式存在，在花、叶、果实等组织中多为苷类，而在木质 部组织中则多为游离的苷元【l 】。 黄酮类化合物的基本母核为2 苯基色原酮，泛指两个苯环( a 环与b 环) ，通过中 央三个碳原子相互连接而成的一系列化合物。如式1 1 示 7 6 2 - 苯基色原酮 式1 1 黄酮类化合物基本母核 s c h e m e1 1t h es k e l e t o no f f l a v o n o i d s c 6 - c r c 6 4 f 根据中央3 碳链( c 部分) 的成环、氧化和取代方式( b 环连接的位置) 的差异。 可以将天然黄酮类化合物按结构分类，如表1 i 所示。 天然黄酮类多为上述基本母体的衍生物，常见的取代基有o h 、o c h 3 、以及异戊 烯基等。 黄酮类化合物在自然界中多以苷类形式存在，并且由于糖的种类、数量、联结方式 不同，可以组成各种各样的黄酮苷类。常见的成苷的糖有d 葡萄糖、d 半乳糖、l 鼠 李糖、o 阿拉伯糖、d 木糖、d 葡萄糖醛酸，或与这些糖组成的双糖或三糖等。其糖连 接位置与苷元的结构类型有关，在d - 苷中，常形成3 单核苷、7 单核苷、3 l 单核苷、4 单糖苷或3 ，7 二糖苷、y 4 l 二糖苷及7 4 t - 二糖苷。在花色素苷类中，多在3 - o h 上又形 成一个糖苷，得到3 ，5 二葡萄糖苷。在0 苷中，糖多连接在c 6 或c o 上除0 - 苷外，天 然黄酮还发现有c - 塘苷，例如v i t c x i n 。 黄酮类化合物多为晶性固体，少数为无定形粉末。 黄酮类化合物的颜色与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团( - o h 、一o c h 3 等) 的类型、数目和取代基的位置有关。以黄酮来说，其色原酮部分原本无色，但在2 位引 入苯环后，即形成交叉共轭体系，并通过电子转移、重排。使共轭链延长，因而表现出 颜色。 2 妒妒 大连理工大学硕士学位论文 表1 1 黄酮类化含物的主要结构类型 t a b 1 1c l a s s i f i c a t i o no f f l a v o n o i d so nt h eb a s i so f c h e m i c a l $ 1 1 u c t u r e s 名称3 碳链部分结构名称3 碳链部分结构 湫 审一类斌h 黼 取j 黄烷3 ，4 二醇类二( ：i ：h 二一类审酮类礅 二一醇取h黼徽斌h 一礅一v 二一酮类礅 舻 一类v嫩酮类耻 1 2 黄酮类化合物的合成方法 1 2 2 黄酮的合成 1 2 2 1 查尔酮闭环 查尔酮经过不同氧化体系闭环可以得到黄酮化合物。闭环过程中，有不同的氧化体 系，例如在1 2 d m s 0 【2 l 中回流，查尔酮可以闭环得到黄酮( 式1 2 ) 黄酮类化合物的合成与应用性能研究 哪鸵h 一3 i r d m s o r e f l u x 式1 2 在1 2 - d m s o 体系中闭环 s c h e m e1 2o x i d a t i v ec y c l i z a t i o no f c h a l c o n ei n1 2 - d m s o 对1 2 d m s o 体系进行改进后，在1 2 - d m s o h 2 s 0 4 体系中( 式1 3 ) 氧化闭环1 3 】。反 应温度降低至1 0 0 式1 3 在1 2 - d m s o - h 2 s 0 4 体系中闭环 s c h e m ei 3o x i d a t i v ec y c | i z a t i o no f c h a l c o n ei ni r d m s o - h 2 r s o m u k t ag u p t a 等( 4 1 研究了新的闭环条件，查尔酮在s e 0 2 - d m s o - s i 0 2 体系中，在微波 作用下可闭环得到黄酮( 式1 4 ) s e 0 2 ，s i 0 2 式1 4 在s e 0 2 - d m s o s i 0 2 体系中闭环 s c h e m e1 4o x i d a t i v ec y c l i z a t i o no f c h a l c o n ei ns e o t d m s o - s i o z a h m e d n t 5 1 研究了硅胶吸附的i n b r 3 和i n c l 3 作催化剂。无溶剂法的闭环方法，这种方 法操作简便，反应速率快( 式1 5 ) 。 常用的氧化体系还有s e 0 2 - 正戊醇、p d - c 、s e 0 2 一d m s o 、d d q - d i o x a n e 1 2 - t r i e t h y l e n e g l y c o l 、d c c - m e t h a n e 、n a l 0 4 d m s o 等。 即 大连理工大学硕士学位论文 i n x 3 h e a t 式1 5i n b r s 和i n c l ；作催化剂闭环 s c h e m e1 5o x i d a t i v e c y c i z a t i o n o f c h a l c o n e c a t a l y s e d b y z z b r 3 0 r 墟i ， 1 2 2 2p 一丙二酮化合物闭环 p 丙二酮化合物，经酸催化闭环生成黄酮化合物( 式1 6 ) 嘲。 州 oo 式1 6b 一丙二酮化合物制备黄酮 s c h e m e1 6s y n t h e s i so f f l a v o n e sf r o mb - p r o p a n c d i o n e a r e s 掣刀将伊丙二酮化合物在酸催化下闭环得5 - 甲氧基黄酮( 式1 7 ) 。 噼o c h 3 0p 0 等妒o c h 。o 式1 7b 一丙二酮化合物在酸催化下闭环 s c h e m e1 7t h ef o r m a t i o no f f l a n o n e sc 砒j d y z e db ya c i d v a r m a 等f 3 】将多丙二酮化合物吸附在蒙脱土上，用微波加热l 1 5m i l l ，实现了环 化脱水步骤，以较高的收率合成了黄酮化合物。该方法反应条件温和，时间短，操作简 蕊 黄酮类化合物的合成与应用性能研究 单。牧率较高，是一种非常有前景的方法( 式1 8 ) 。 r 。o o 群等等r 。俞r 2 1 2 2 3 由邻羟基苯乙酮合成黄酮 b o i s l 9 等先将2 , 6 二羟基苯乙酮用过量的碳酸钾在丙酮中处理1 0r a i n ，然后加入芳 香族酰氯，将混合物搅拌回流2 4h ，经处理后，用柱色谱分离出产物黄酮( 式1 9 ) + a 以 k 2 c 0 3 a c e t o n e l p f l u x 式1 95 - 羟基黄酮的一步合成法 s c h e m e1 9 a o n e - s t e ps y n t h e s i s o f 5 h y d r o x y f l a v o n e 本课题组【l o 】研究了在碳酸钾丙酮条件下，较温和的合成出3 芳酰基黄酮化合物( 式 1 1 0 ) 。 ：姊+ z 囟 0c o _ r c 式1 1 0 合成3 一芳酰基黄酮化合物 s c h e m e1 1 0t h es y n t h e s i so f 3 一a r o y l f l a v o n e r = h r = p - c h 3 r 荨m - c l r r = p o c h a c r a n f u l y a k 1 1 】也报道了一步法合成3 - 芳酰基黄酮的研究。在d b u ( 1 ，8 二氮杂二环 【5 ，4 ，o 】十一碳- 7 - 烯) 存在下，以吡啶作溶剂。加热至8 0 9 0 可以合成3 - 芳酰基黄酮( 式 1 1 1 ) 6 大连理工大学硕士学位论文 + c - 丑，r r 哪i 谕o y r 3 鸭 式1 1 1 在d b u 存在下合成3 一芳酰基黄酮 s c h e m e1 1 1t h es y n t h e s i so f 3 - a c y l f l a v o n eu n d e rd b u 1 2 33 - 羟基黄酮的合成 a l g a r f l y n n - o y a m a d a ( a f o ) 反应可以得到3 一羟基黄酮( 黄酮醇) 。查尔酮类化 合物在h 2 0 z - k o h 条件下，氧化闭环，得到3 一羟基黄酮( 式1 1 2 ) 式1 1 23 - - 羟基黄酮的合成 s c h e m e1 1 2t h es y n t h e s i so f 3 - h y d r o x y f l a v u n e 反应机理为( 式1 1 3 ) ： o昔妒 $ 一书 式1 1 33 - 羟基黄酮合成机理 s c h e m e1 1 3 t h em e c h a n i s mo f t h es y n t h e s i so f 3 - h y d m x y f l a v o n e 闭环过程中用的碱可以是k o h ，也可以是n a o h 。 c h r i s t o p h e rj b 等在h 2 0 2 n a 0 h 体系中闭环( 式1 1 4 ) ，可以得到3 位带有羟基的黄 酮化合物【1 3 1 。 7 嘴 黄酮类化台物的合成与应用性能研究 r 妒麓r 秘o m e ： 1 3 黄酮类化合物的应用 1 3 1 天然染料 黄酮类化合物在天然染料中占有重要的地位。人们使用的天然染料中有5 0 属于黄 酮类结构，而且在黄色天然染料中有9 0 都是属于黄酮类结构1 1 4 1 从k a m a l a 中提取出来的黄色天然染料( 天然染料橘黄2 ) 在化学结构上属于黄酮 类化合物，分布在印度、马来西亚等地区。在植物的花和果实中含量达到t 1 。从k a m a t a 中提取出来的黄色天然染料主要成分是几种查尔酮【峙l ，结构如下( 式1 1 5 ) ： r o t t l e r i n：r = r ，= h 4 - h y d m x yr o t t l e r i n ：r ；o h r = h 3 , 4 - d i h y d r o x yr o t t l e r i n ：r = r = o h 式1 1 5k a s a l a 的结构 s c h e m e1 1 51 1 他s t r u c t u r eo f k a m a l a 染料的提取过程为；将粉碎的k a m a l a 的果实在水中煮沸4 5m i n ，提取物过滤出来 准备应用于染色。用明矾媒染后，日晒牢度为3 级 t e s u 是另外一种天然染料。提取自一种叫做t e s u 的树木的花朵，主要分布在印度 和马来西亚。主要的化学成分为b u t i n ，是3 , 4 , 7 - - - - 羟基黄酮，在花中以配糖的形式存在。 染色过程中，在碱性条件下煮沸，b u t i n 转化为查尔酮结构b u t e i n ( 式1 1 6 ) 。 0 大连理工大学硕士学位论文 h 叩i - r q 一。h 一：弑0 r h 式1 1 6b u t e i n 的形成过程 s c h e m e1 1 61 1 c o n v e r s i o no f b u t i nt ob u t e i n 经过在水中煮沸提取、糖基水解后，可以得到2 的b u t e i n 。 f u s t i c 也是属于黄酮类天然染料( 式1 1 7 ) 。其化学成分为f i s e t m ，在植物中以单宁 酸配糖形式存在。f i s e t i n3 , 7 ，3 。 4 四羟基黄酮，熔点3 3 0 。去除单宁酸后，得到产品 f u s t i n 。可以用于羊毛、皮革染色。用金属铝媒染后日晒牢度1 级，用金属锡媒染后，日 晒牢度i 2 级。 四g o h o h o h f i s e t i n f u s t i n 式1 1 7f u s t i c 的化学结构 s c h e m ei 1 7t h e 鲥o u c t u r eo f f u s t i c 从h e l i c h r y s u mb r a c t e a t u m 中提取的黄酮类天然染料染棉时，使用了几种不同的媒 染剂，结果如表1 2 所示1 1 6 1 ： 表1 2 黄酮类天然染料对棉纤维染色 t a b i 2 d y e i n go f c o t t o nw i t hf l a v o n o i d sn a t u r a ld y e s 人们不仅使用天然染料对棉、毛等纤维染色，也用于合成纤维染色1 饥。从o n i o ns k i n 中提取天然染料被用于对涤纶进行染色，在高温高压下进行，结果如表1 3 所示。 黄酮类化合物的合成与应用性能研究 表1 。3 黄酮类天然染料对涤纶染色 t a b 1 _ 3 d y e i n g o f p o l y e s t e rw i t hf l a v o n o i d sn a t u r a ld y e s 从表中看出，黄酮类天然染料染色后纤维日晒牢度较低，具有中等的耐磨擦和耐洗 牢度。 黄酮类天然染料还有j a c k w o o d ，o l df u s t i c ，q u e r c i t r o nt e s u ，p e r s i a nb e r r i e s ，w e l d 等。黄色的天然染料日晒牢度都不超过3 级，只有w e i d ( s n ) 为4 5 级【1 9 】。 黄酮类天然染料通常都是淡黄色和橙色。黄酮类发色体容易受到光的影响，发生光 化学变化，可能会氧化为醌类结构，就导致颜色从黄色变为暗褐色。除了发色体的原因， 取代基的结构与位置对牢度也有影响。从w e l d 、s a n d a l w o o d 、p l u m e s 中提取的黄酮类 天然染料牢度要高于从f u s t i c 、q u e r c i t r o n 、p e r s i a nb g r l i e s 和o n i o ns k i n s 中提取的黄酮 醇类天然染料，这是因为前者缺少在3 位上的羟基。自然界中存在的黄酮类化合物大多 属于多羟基酚类，经常利用这一性质作自由基捕捉剂，同时这也是它化学性质不稳定的 一种体现。 c o l o m b i n imp 2 0 1 对黄酮类天然染料上染纤维后退色机理做了模型分析( 式1 1 8 ) 。 根据对染料和染色纤维上的黄酮发色体的鉴定，在古老的染色纤维样品上，随着纤维的 退色，黄酮发色体的含量降低，而一些羟基苯甲酸被检测出来。退色机理可能有两种， 第一种是金属离子催化的自由基氧化分解，使c 2 c 3 和c 3 - c 4 键断裂：第二种是在空 气中的氧气和光共同作用下氧化分解，使( 3 2 c 3 和c 3 “键断裂。 c r i s t e ad 等【2 1 1 把天然染料w b l d 染色后的棉放入含有1g l 的紫外线吸收剂和抗氧 化剂的溶液中，7 0 吸附3 0m i n ，希望能够提高染料的日晒牢度。结果发现抗氧化剂五 倍子酸和维他命c 比紫外线吸收刹的效果要好。说明天然染料w 纠d 染棉后容易受可见 光的影响而退色。 天然染料染色大都需要采用媒染的方法，按照工艺可以分为染色前媒染、染色过程 中媒染以及染色后媒染三种。媒染剂主要是金属盐，例如明矾、重铬酸钾、硫酸亚铁、 硫酸铜、二氯化锡、四氯化锡等，以及单宁或者单宁酸。由于媒染剂的使用，可能会改 变染料的颜色，也可能导致环境的污染。 大连理工大学硕士学位论文 h 。孵印 0 2 h v 式1 1 8 黄酮类天然染料退色模型 s c h e m ei 1 8a m o d e ls t u d y o n t h e d e c o m p o s i t i o n o f f l a v o n o i d s n a t u r a l d y e s 韩晓俊等1 2 2 1 对媒染剂的作用进行了研究，结果发现媒染剂的混合应用可以丰富天然 染料的色相、提高颜色的明度、彩度；另外在提高天然染料的上染率( 媒染后上染率在 5 0 8 0 之间) 、提高色牢度方面也起到一定的作用；日晒牢度有待迸一步提高。 黄酮类天然染料应用广泛，具有良好的生物相容性，对环境以及人类健康不会造成 危害，但是仍然很多不足之处需要改进和提高。例如摩尔消光系数较小，发色强度低； 分子结构中含有多个羟基，一般用于天然纤维的染色，但是与纤维亲和力差，虽然使用 媒染剂媒染，上染率仍然较低 很多黄酮化合物在可见光区无吸收；天然染料提取后纯 度低，导致染色重复性差，这些不足都限制了其应用。 1 3 2 抗菌活性 黄酮类化合物具有很多的生理活性，大量的研究论文都对黄酮的生理活性进行了报 p 赭苫引力、 0 g 州 h 甜o | 伞堋 跚 卜翠 0 l 邺眦审洲 ，r h o q r 似审洲 黄酮类化合物的合成与应用性能研究 道，例如抗癌1 2 3 】、抗氧化】、抗炎1 2 朝、抗动脉硬化【2 6 1 以及抗斟2 7 - 2 8 等。抗菌活性是黄 酮类化合物的一项重要的生理活性，在植物体内的黄酮可以使植物免受微生物的侵害 k s u r e s hb a b u 等唧1 研究了7 位上不同取代基修饰的黄酮化合物的抗菌活性，结果 发现，绝大多数都有较好的抗菌活性( 式1 1 9 ) 。其中，当n = 2 时，即含有4 个碳原 子的碳链时，活性最好最小抑菌浓度可达到6 2 5i l 咖i 。与链霉素的抗菌活性相当。 r n = 1 2 4 式1 1 97 位不同取代基修饰的黄酮 s c h e m e1 1 9f l a v o n e ss u b s t i t u t e db yd i f f e r e n ts u b s t i t u e n t sa tp o s i t i o n7 t a k a h i k oi 研究了从植物h y p t i s f a c i c u l a t a 中提取的黄酮对细菌且p y l o r i 的抑制活性 刚。研究发现，黄酮分子中甲氧基的数量和位置会影响抗菌活性。具有两个相邻的甲氧 基，特别是在6 ，7 位，同时在5 位和4 位含有羟基的分子活性最高。c i r s i l i n e o l 的i c g o 为3 2p g m l ，c i r s i m a r i t i n 的i c g o 为6 3t t g n d 虽然没有给出最后的结构与活性关系， 但是可以认为，甲氧基与分子的膜渗透性有重要的关系。 h u s s a i n z 研究了黄酮、4 j 硫杂黄酮、4 氮杂黄酮的抗菌活性脚l 。分子中的取代基团 有卤素、甲基、甲氧基、硝基。研究的细菌有ec o l i 、且s u b t i l i s 、s f l e x n a r i 、a u r e v 岱、 t y p h i 和只a e r u g i n o s a 。大多数黄酮都具有抗菌活性，当分子4 位的氧原子被硫原子或 氮原子取代后，得到的4 硫杂黄酮、4 - 氮杂黄酮的抗菌活性要高于相应的黄酮化合物。 在b 环的4 位含有f 、o m e 、n 0 2 等取代基可以增加其抗菌活性。4 位取代基的电子效 应对黄酮分子的活性影响最大 a l a ms 等【3 2 】合成并研究了一些黄酮化合物的抗菌活性，研究的细菌包括且 m e g a t e r i u m 、 口h a e m o l y t i c u s 、ec o l i 、j i ：s p 。发现7 3 二羟基4 甲氧基黄酮和4 甲基黄酮对所有细菌都有很好的抑制作用，亦有较低的最小抑菌浓度；2 4 ，3 - 三羟基4 甲氧基查尔酮对除ec o i l 外的细菌有中等抑制作用；2 * - 羟基_ 4 ，6 m 二甲氧基一4 甲基查尔 酮和2 i 羟基2 , 4 ，5 - 三甲氧基查尔酮没有抗菌活性。 h a n s c hc 研究了分子极化率在构效关系中的作用1 3 3 1 。分子的极化率是一项重要的物 理性质，可以用分子中原子化合价总合( n v e ) 来表示。例如，h = l ，c = 4 ，n = 5 。 p = 5 ，o ；6 ，s = 6 ，卤素= 7 。构效关系可以用( 公式1 1 ) 表示： ( 公式1 1 ) 大连理工大学硕士学位论文 黄酮类化合物可以抑制小白鼠腹膜上巨噬细胞中的氧化作用， 1 2 所示： l o gi c = 0 0 1 6 ( + 0 0 0 4 ) n v e + 3 0 6 ( o 4 0 ) 其构效关系如公式 ( 公式1 2 ) y 妒x 表1 4 理论预测活性与实验值比较 t a b 1 4t h ee x p e r i m e n t a la c t i v i t i e sa n dc a l c u l a t e do n e s 根据这一研究理论，在研究分子活性、设计分子结构时，可以根据这一理论判断出 分子活性高低，作为分子设计的一种依据。 1 4 论文设计思想 黄酮类天然染料存在很多不足，例如摩尔消光系数较小，发色强度低；分子结构中 含有多个羟基，一般用于天然纤维的染色，但是与纤维亲和力差，虽然使用媒染剂媒染， 上染率仍然较低；很多黄酮化合物在可见光区无吸收：天然染料提取后纯度低，导致染 色重复性差，这些不足都限制了其应用。本论文以黄酮为母体结构，通过化学合成的方 法引入硝基、氨基、甲氧基、二甲氨基、羟基等取代基，使其最大吸收波长红移，同时 黄酮类化合物的合成与应用性能研究 提高与纤维的亲和力，降低其水溶性，作为分散染料用于涤纶纤维染色。并且研究其抗 菌活性。 1 4 大连理工大学硕士学位论文 2 实验部分 2 1 试剂与仪器 2 1 1 化学试剂 本论文工作所使用的有机溶剂及化学试剂均为市售，除特别说明外，在使用前均未 经过进一步处理( 表2 1 ) 。 表2 1 化学试剂 t a b 2 1t h ec h e m i c a lr e a g e n t sa n ds o l v e n t su s e di nt h ew o r k 2 。1 。2 实验仪器设备 本论文工作中使用的分析、检测仪器如表2 2 所示。 黄酮类化合物的合成与应用性能研究 表2 2 实验仪器设备 t a b 2 2t h ea p p a r a t u se m p l o y e di nt h ew o r k 2 2 黄酮类化合物的合成 2 2 12 一羟基+ 甲氧基- 5 - 硝基苯乙酮( 2 ) 的合成 向带有干燥管( c a c l 2 ) 的1 0 0 “单口烧瓶中加入2 羟基- 4 甲氧基苯乙酮( 丹皮酚) ( 4 舀2 4m m 0 1 ) 和冰醋酸( 3 0m 1 ) ，磁力搅拌，将浓硝酸( 1 5m 1 ) 滴加到上述混合物 中。2 0 反应2 4h ，反应体系由墨绿色变为黄色，t i c 检测原料2 羟基4 甲氧基苯乙 酮消失，反应结束。将反应混合物加入到1 0 0 0m l 冰水中，搅拌，析出淡黄色絮状沉淀。 减压过滤，将滤饼干燥，得到粗产品2 羟基- 4 甲氧基- 5 硝基苯乙酮。将粗产品用5 0 m l 丙酮室温下溶解后，加入1 0 0 0 m l 冰水，析出白色絮状沉淀，减压过滤后得到白色絮状 固体2 羟基- 4 甲氧基5 硝基苯乙酮纯品3 6 9 收率7 1 6 。熔点1 4 9 - 1 5 0 ；r f = o 6 3 ( 乙酸乙酯石油醚= l 2 ( v ) ) 。 2 2 22 - 羟基一4 f - 甲氧基一5 。硝基查尔酮( 3 a ) 的合成 在装有机械搅拌的2 5 0m l 三口烧瓶中加入2 羟基4 一甲氧基5 硝基苯乙酮( 2 1 lg ， 1 0 m m 0 1 ) 和5 0n i l 乙醇，滴加3 0 m 1 4 0 n , 4 的k o h 水溶液，滴加完毕后搅拌1 5 m i n 。向 上述混合物中加入苯甲醛( 1 2g ，1 1m m 0 1 ) 。室温( 2 0 ) 反应1 8h ，t l c 检测显示原 大连理工大学硕士学位论文 料2 羟基- 4 甲氧基5 硝基苯乙酮消失，反应结束。将混合体系倒入冰水中，用稀盐酸 调节p h 值至中性，析出黄色沉淀。减压过滤，冷水洗涤滤饼后将固体干燥。用冰醋酸 结晶，得到2 。羟基- 4 - 甲氧基- 5 一硝基查尔酮黄色针状晶体i 6 7g ，收率5 6 。熔点1 8 8 - 1 8 9 o c ；r f = 0 7 4 ( 乙酸乙酯，石油醚= 2 3 ( v ，v ) ) 。 2 2 34 - n ，n _ 二甲氨基- 2 - - 羟基一- 甲氧基- s t - - 硝基查尔酮( 3 b ) 的合成 在装有机械搅拌的2 5 0m l 三口烧瓶中加入2 羟基- 4 一甲氧基- 5 一硝基苯乙酮( 2 1 lg ， 1 0 m m 0 1 ) 和5 0 m l 乙醇，滴加3 0 m i 4 0 的k o h 水溶液，滴加完毕后搅拌1 5 m i n 。向 上述混合物中加入对二甲氨基苯甲醛( 1 6 9 ，l lm m 0 1 ) 。室温( 2 0 ) 反应2 4 h ，t l c 检测显示原料2 羟基4 甲氧基5 硝基苯乙酮消失，反应结束。将混合体系倒入冰水中， 用稀盐酸调节p h 值至中性，析出黄色沉淀。减压过滤，冷水洗涤滤饼后将固体干燥。 用冰醋酸结晶，德到黄色针状晶体2 5 3 9 ，收率7 4 。熔点2 2 4 - 2 2 6 ；r f = o 5 ( 乙酸 乙酯石油醚= 扔( v ，v ) ) 。 2 2 47 一甲氧基一6 _ 硝基黄酮( 4 a ) 的合成 向带有干燥管( c a c l 2 ) 的5 0m l 单口烧瓶中加入2 - 羟基4 t - 甲氧基- 5 二硝基查尔酮( 1 g ，3 3m m 0 1 ) ，经过干燥除水的d m s o ( 2 0m 1 ) ，并滴加浓硫酸( 2m 1 ) 。该混合物磁力 搅拌，升温至8 0 。反应3 0m i n ，1 1 c 检测原料2 羟基- 4 甲氧基5 - 硝基查尔酮消失， 反应结束。冷却至室温，加入冰水中，析出蓝黑色沉淀，减压过滤，冷水洗涤滤饼，干 燥。乙醇结晶，得到灰白色固体o 5 4g ，收率5 4 。熔点1 9 9 2 0 1 ；r f = o 3 9 ( 乙酸 乙酯，石油醚= l 2 ( v v ) ) 2 2 53 一羟基- 7 - 甲氧基- 6 - 硝基黄酮“b ) 的合成 在装有搅拌的1 5 0r a l - - - n 瓶中加入2 。羟基4 甲氧基5 硝基查尔酮( 1 2g 4 m m 0 1 ) ， 乙醇水( 体积比l 1 ) 混合液( 4 0 m 1 ) ，氢氧化钠( 1g ) 。将混合物搅拌，冰水浴冷却至 o ，滴加3 0 的过氧化氢溶液( 2m 1 ) 。继续反应4h ，t l c 检测显示原料2 - 羟基- 4 甲氧 基- 5 - 硝基查尔酮消失，表明反应结束。将混合物体系倒入冰水中，稀盐酸中和，调节 p h 值至5 ，析出橘黄色沉淀。减压过滤后冷水洗涤滤饼，干燥。醋酸结晶后得到黄色固 体0 6 8g ，收率5 4 。熔点2 2 3 2 2 5 ；r f = 0 5 5 ( 乙酸乙酯石油醚= 1 1 ( v ，v ) ) 2 2 84 - n ，h - 二甲氦基- 7 - 甲氧基- 6 - 硝基黄酮“c ) 的合成 向带有干燥管( c a c l 2 ) 的5 0m l 单口烧瓶中加入4 - n n 一二甲氨基2 - 羟基卅- 甲氧基 5 硝基查尔酮( 1g ，3m m 0 1 ) ，经过干燥除水的d m s o ( 2 5m 1 ) ，并滴加浓硫酸( 3m 1 ) 。 该混合物磁力搅拌，升温至9 0 c 。反应3 0m i n ，1 r i c 检测原料2 t - 羟基_ 4 l 甲氧基- 5 硝 基查尔酮消失，反应结束。冷却至室温，加入冰水中，析出红色沉淀。减压过滤，冷水 洗涤滤饼，干燥。甲醇结晶，得到红色晶体0 7g ，收率7 0 0 。熔点2 3 3 2 3 4 ：r f = 0 3 2 1 7 黄酮类化合物的合成与应用性能研究 ( 乙酸乙酯，石油醚；1 1 倒) 。 2 2 7 4 州，n _ 二甲氨基- 3 - 羟基- 7 - 甲氧基- 6 - 硝基黄酮( 4 d ) 的合成 在装有机械搅拌的1 5 0m l 三口瓶中加入4 - n ，n 二甲氨基2 。羟基- 4 甲氧基5 - 硝基 查尔酮( 1g ，3r e t 0 0 1 ) ，乙醇，水( 体积比l ，1 ) 混合液( 5 0 m i ) ，氢氧化钠( 1g ) 。将混 合物搅拌，冰水浴冷却至0 ，滴加过氧化氢( 2m 1 ) 。继续反应2 4h ，t l c 检测显示原 料4 - n 【n 二甲氨基2 羟基- 4 甲氧基5 硝基查尔酮消失，表明反应结束。将混合物体系 倒入冰水中，稀盐酸中和，调节p n 值至5 ，析出红棕色沉淀。减压过滤后冷水洗涤滤 饼，干燥。冰醋酸结晶后得到红棕色晶体0 7 2 9 ，收率6 7 。熔点大于2 7 5 ；r f = o 5 4 ( 乙酸乙酯：石油醚= 1 ：1 ) 。 2 2 86 一氨基- 7 - 甲氧基黄酮( 5 a ) 的合成 在1 5 0m l 三口烧瓶中加入lg ( 3 3m m 0 1 ) 7 - 甲氧基6 硝基黄酮，6 0m le t o h h 2 0 ( v v - = 2 1 ) 混合溶剂，升温至回流，分批加入n a 2 s 2 0 4 ( 2 3g ，1 3m m 0 1 ) ，t l c 监测 反应，5h 后反应结束，继续回流1h ，减压蒸馏出乙醇。然后加入浓盐酸处理过量的 n a 2 s 2 0 4 。调节体系的p n 值至中性，减压过滤析出的沉淀。硅胶色谱柱分离，洗脱剂乙 酸乙酯，石油醚利l ( v v ) ，收率9 2 。熔点2 3 2 2 3 4 ；r f = o 2 4 ( 乙酸乙酯，石油醚 = 1 1 1 ( v 棚) 。 2 2 96 一氨基- 3 - 羟基一7 一甲氧基黄酮( 5 b ) 的合成 在1 5 0m i 三口烧瓶中加入1 2g ( 3 8m m 0 1 ) 3 - 羟基7 甲氧基6 - 硝基黄酮，9 0m l e t o h h 2 0 ( v v = 2 1 ) 混合溶剂，升温至回流，分批加入n a 2 s 2 0 4 ( 2 7g ，1 5m m 0 1 ) ， t l c 监测反应，6h 后反应结束，继续回流lh ，减压蒸馏出乙醇。然后加入浓盐酸处理 过量的n a 2 s 2 0 4 。调节体系的p h 值至中性，减压过滤析出的沉淀硅胶色谱柱分离， 洗脱剂乙酸乙酯，石油醚= 3