说明书一种7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的制备方法
技术领域
本发明涉及7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的制备方法，主要涉及利用紫外光催化氧化 技术制备7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的方法。
背景技术
紫外光催化氧化技术是一种绿色氧化技术。该技术氧化作用强烈，选择性高、反应 速度快、运行成本低，在引进氧原子方面操作简单、方法独特。紫外光催化氧化反应中， 紫外线的光能大、穿透能力强，能量能够直接传给所达到的位置，分子吸收的光能远超 过一般热氧化反应可以得到的能量。
7-羰基-8,15-异海松酸甲酯分子中含有α,β-不饱和羰基，是异海松酸甲酯氧化产 物的一种。目前，国内外涉及7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的相关研究还比较少，现有的 相关研究中主要包括枞酸型树脂酸自动氧化反应及7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的结构 研究，以及将从天然植物中分离得到的7-羰基-8,15-异海松酸进行甲酯化反应获得7- 羰基-8,15-异海松酸甲酯的报道，但是还没有关于将异海松酸甲酯进行紫外光催化氧化 制备7-羰基-8,15-异海松酸甲酯方面的研究报道。
王涛等(王涛等.枞酸自动氧化产物的研究.林产化学与工业,1991,11(3): 173-181)等研究了枞酸自动氧化过程中生成的几种主要氧化产物的结构，刘雄民等(刘 雄民等.枞酸和松香在紫外光辐照下的氧化反应动力学.物理化学学报,2010,26(8): 2115-2120)采用分光光度法测定了松香和枞酸在紫外辐照下的光氧化反应过程，并研究 它们的光氧化反应动力学方程。由于松香中含有的少量异海松酸成分可能一起也发生了 光氧化反应，但是可能也是由于其含量少的原因，这些研究中均没有关注小量成分异海 松酸的氧化反应产物。DE PASCUAL TERESA(DE PASCUAL TERESA,J,et al.New natural diterpene acids from Juniperus communis.Phytochemistry,1980,19(6):1153-1156) 最早报道了7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的结构，是从刺柏的叶子中提取分离得到了7- 羰基-8,15-异海松酸后再进行甲酯化得到的。KUO(KUO,Y H,et al.Chemical constituents of the pericarp of Platycladus orientalis.Journal of the Chinese Chemical Society,1999,46(5):819-824)等从侧柏果皮中提取分离也得到了7-羰基 -8,15-异海松酸，经甲酯化得到7-羰基-8,15-异海松酸甲酯。从天然植物中提取分离得 到7-羰基-8,15-异海松酸再进行甲酯化的方法，由于其原料来源受限、含量低、提取困 难等因素，很难作为一种有效的制备方法进行使用。
Min Chu等(CHU,M,et al.Partial synthesis of 9,10-syn diterpenes via tosylhydrazone reduction:(-)-(9β)-pimara-7,15-diene and(-)-(9 β)-isopimaradiene.The Journal of Organic Chemistry,1992,57(17):4590-4597) 由山达海松酸甲酯经酸催化异构后用柯林斯试剂(CrO3·(Pyr)2)氧化的方法得到了7- 羰基-8,15-异海松酸甲酯，但是该方法过程较为复杂，反应条件不易控制，反应产物不 易分离，而且环境友好性很差。
发明内容
本发明结合紫外光催化氧化技术和制备薄层色谱分离技术，提供了7-羰基-8,15- 异海松酸甲酯的制备方法，主要以异海松酸为原料，先合成得到异海松酸甲酯，再将异 海松酸甲酯进行紫外光催化氧化反应，而后将得到的紫外催化自然氧化产物用制备薄层 色谱方法分离得到7-羰基-8,15-异海松酸甲酯。该方法具有原料比较易得、合成路线环 保、操作方法简单、产品纯度好等优点。
技术方案：一种7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的制备方法，由以下步骤制得：
第一步，将异海松酸甲酯溶于溶剂中配成溶液，在马口铁片上涂成均匀的液膜，以 马口铁片为反应器，在紫外光照射下进行光催化氧化反应，以溶剂淋洗反应后的涂层， 将淋洗液蒸除溶剂，得异海松酸甲酯的紫外光催化氧化产物；
第二步，将氧化产物以溶剂溶解后，采用制备型薄层色谱进行分离，收集紫外灯波 长为254nm下显色最强处的部分，得GC纯度为98.5％的7-羰基-8,15-异海松酸甲酯。
原料异海松酸甲酯是由异海松酸经过酰氯化得到异海松酸酰氯接着再甲酯化反应 所得。
所用的溶剂为乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、丙酮中的任意一种或几种任意比的混合 液。
所述的紫外光催化反应是在紫外光固化机中进行的，所用紫外灯为600W金属卤化 灯，辐射流量110W，辐射波长为315-400nm，光照射距离为4.5-22.5cm，光照射强 度为50％-100％，光照射时间为1-5000s。
所述的制备薄层层析分离使用的硅胶薄层板型号为GF 254，硅胶厚度为0.5-2.0mm， 展开剂是由石油醚和乙酸乙酯按照体积比为6∶4至9∶1组成。
有益效果：
本发明以异海松酸甲酯为原料进行紫外光催化氧化反应制备7-羰基-8,15-异海松 酸甲酯，具有原料比较易得、合成路线环保、操作方法简单、产品纯度好等优点。本发 明为开展7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的应用提供了原料基础，有利于拓展松香及其重要 成分异海松酸的用途，尤其可加快开发异海松酸在医药、生物和材料等领域的应用研究 步伐。
(1)本发明中制备的7-羰基-8,15-异海松酸甲酯利用异海松酸甲酯为原料，由异海松 酸改性得到，异海松酸易从湿地松松香中分离得到，而我国具有丰富的湿地松松 香资源。
(2)本发明采用紫外光氧化技术使异海松酸甲酯进行氧化反应，由于紫外线的光能大、 穿透能力强，能量能够直接传给所达到的位置，所以具有氧化速率快、可操作性 强、运行成本低、绿色环保等优点。
(3)本发明所用溶剂易回收，可循环使用，操作成本低，环境污染小。
(4)本发明中反应产物极性差异较大，7-羰基-8,15-异海松酸甲酯可以通过制备薄层 色谱实现快速分离和纯化，方法简单易操作，成本较低。
附图说明
图1为实施例7得到的7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的气相色谱图。图中，保留时间 为5min之前的峰为溶剂峰，保留时间为51.2min的峰即为7-羰基-8,15-异海松酸甲 酯。
图2为实施例7得到的7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的UV谱图。
图3为实施例7得到的7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的FTIR谱图。
图4为实施例7得到的7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的1H NMR谱图。
图5为实施例7得到的7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的13C NMR谱图。
具体实施方式：
以下结合实施例对本发明的进一步说明：
本发明使用的原料异海松酸可以是市售产品，也可以是自制产品异海松酸含量98％ (GC，峰面积归一化法)。自己制备时可参照中国发明专利ZL 200810123831.2(赵振东， 李兴迪，毕良武，等.异海松酸的制备方法，CN101302151B)及文献(李兴迪，赵振东， 等,异海松酸分离制备的新方法.林产化学与工业,2008,28(5):21-25)。
纯度通过GC方法分析，以峰面积百分数计算含量。气相色谱仪为Shimadsu GC-2014AF型，Rtx-5型石英毛细管色谱柱(30m，ID0.25mm，膜厚0.25μm)，柱箱 程序升温条件：100℃(保持2min，升温速率4℃/min)→180℃(保持0min，升 温速率2℃/min)→270℃(保持10min)；FID检测器，检测器温度280℃；进样 器温度280℃，N2为载气，进样量1μL。
本发明的主要技术路线以反应式表示如下：
一种7-羰基-8,15-异海松酸甲酯的制备方法，包括以下主要步骤：
第一步，将异海松酸甲酯溶于溶剂中配成溶液，用湿膜制备器在马口铁片上涂成均 匀的液膜，以马口铁片为反应器，在紫外光照射下进行光催化氧化反应。反应结束后以 溶剂淋洗涂层收集样品，合并收集液蒸发除去溶剂后得到氧化产物。
第二步，用溶剂溶解氧化产物，在制备型薄层板上条状点样，展开剂展开后收集洗 脱λ＝254nm紫外灯下吸收最强的组分，为GC纯度98.5％的7-羰基-8,15-异海松酸甲 酯。
所述的原料异海松酸甲酯是将异海松酸按照常规方法进行酰氯化反应制成异海松 酸酰氯接着进行甲醇酯化反应得到的。
所述溶剂为乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、丙酮等常用溶剂中的任意一种或几种按比 例组成的混合物。
所述的紫外光催化反应在UV光固化机中进行，紫外灯为600W金属卤化灯，辐射 流量110W，辐射波长为315-400nm，照射距离为4.5-22.5cm，照射强度为50％-100％， 照射时间为1-9999s。所述的制备薄层色谱分离中使用的硅胶板型号是GF254，硅胶厚 度为0.5-2.0mm，展开剂是按照体积比为6∶4至9∶1组成的石油醚和乙酸乙酯组成的 混合溶剂。
实施例1制备异海松酸酰氯和异海松酸甲酯
氮气保护下，5.0g异海松酸及20mL二氯甲烷加入装有搅拌磁子、回流管、温度 计及气体导出管的四口烧瓶中充分搅拌至完全溶解，25℃下滴加草酰氯2.1g，反应3 h。反应结束后减压蒸除溶剂得橙红色液体状异海松酸酰氯。
所得异海松酸酰氯用20mL二氯甲烷溶解后，滴加0.4g三乙胺和30mL甲醇的混 合液，滴加完毕后反应80min。反应结束后蒸除甲醇，乙酸乙酯溶解，滤除不溶物，稀 碱溶液洗3次，合并有机相，蒸除溶剂得到异海松酸甲酯粗品。产品经乙醇重结晶得白 色结晶状异海松酸甲酯，mp.61.1-62.2℃，GC纯度99.0％。
实施例2异海松酸甲酯的UV催化氧化反应
由实施例1制备得到的异海松酸甲酯0.5g(1.582mmol)置于5mL小烧杯中，加 入1.0mL乙酸乙酯作为溶剂，摇匀配成溶液。用75μm规格的湿膜制备器将溶液均匀 涂布于120mmⅹ50mmⅹ0.28mm马口铁片上，置于装有600W金属卤化灯(辐射流量为 110W)的光固化机中进行紫外光催化氧化反应，光照时间800s，光照距离4.5cm， 光照强度100％。反应完成后，用乙酸乙酯淋洗马口铁片上的涂层收集氧化产物。合并 所有收集液，将溶剂乙酸乙酯通过旋转蒸发器蒸发除去，得到异海松酸甲酯氧化产物 0.395g。
实施例3
改变光照距离为13.5cm。其他条件及操作同实施例2，得异海松酸甲酯氧化产物。
实施例4
改变光照强度为80％。其他条件及操作同实施例2，得异海松酸甲酯氧化产物。
实施例5
改用溶剂为乙醇，其它条件及操作同实例2，得异海松酸甲酯氧化产物。
实施例6制备7-羰基-8,15-异海松酸甲酯
将实施例2～5所得到的异海松酸甲酯紫外光催化氧化产物用0.5mL乙酸乙酯溶解 配制成0.79g/mL的溶液，在制备薄层硅胶板上均匀点样，石油醚和乙酸乙酯体积比为 6∶4至9∶1的混合溶液为展开剂进行展开。刮下紫外灯波长为254nm下吸收最强的荧 光带，收集刮下的硅胶粉，装柱，用乙酸乙酯冲洗直到流出的流动相在254nm下无荧 光为止。旋转蒸发器蒸发除去溶剂，真空干燥后得到7-羰基-8,15-异海松酸甲酯0.065 g(0.197mmol，物质的量得率为12.45％)，产品为浅黄色粘稠状液体，GC纯度为98.5％。
实施例6得到的产物7-羰基-8,15-异海松酸甲酯，其结构鉴定及表征如下：
UV-vis(图谱见附图2)：λmax＝248nm。
GC-MS(EI)，m/z：330.2,315.2,271.1,255.1,229.1,189.1,105.0,91.0。
IR(图谱见附图3)，υmax(cm-1)：3408,3075,2926,2862,1724,1661,1610,1452, 1433,1374,1164,1239,1110,999,910。
1H NMR(图谱见附图4，CDCl3)，δ(ppm)：1.01(s,3H,-CH3),1.12(s,3H,-CH3), 1.27(s,3H,-CH3),1.46-1.88(m,8H),2.00-2.34(m,5H),2.39-2.52(m,2H),3.66 (s,3H,-OCH3),4.91(dd,2H,J＝28.8Hz,10.7Hz,C＝CH2)，5.70(d,1H,J＝10.8 Hz,C＝CH)。
13C NMR(图谱见附图5)各碳原子的化学位移列于表1。
表1 7-羰基-8,15-异海松酸甲酯13C NMR化学位移值