Page 90 - 《精细化工》2023年第9期

·1938· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

2 结果与讨论 表 1 3 种查耳酮衍生物的 UV 参数
Table 1 UV parameters of three chalcone derivatives
2.1 查耳酮衍生物的合成 E 1,1/
a i/
取代基 λ max/ ε/ [100 mL/ K 值 –17 2
合成查耳酮衍生物的第一步 Williamson 醚合成 nm [L/(mol·cm)] (g·cm)] (×10 cm )
反应只需在 56 ℃下进行，第二步 Claisen-Schmidt 无 341 12004 456 46 4.59
反应在室温下即可进行。合成方法具有能耗低、操 羟基 343 14163 505 51 5.42
作简便的优点，适合于大规模工业化生产。合成产 甲氧基 343 15573 529 53 5.96
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物的化学结构经 HNMR、 CNMR 和 LC-MS 鉴定。
2.2 取代基对查耳酮衍生物 UV 性能的影响 由表 1 中各项参数变化规律可知，当苯乙酮衍
查耳酮衍生物结构中的两个芳环由共轭的羰基 生物的苯环上有助色团时，分子在 λ max 处的吸收值
和碳-碳双键连接，形成了一个长而连续共轭体系， 明显增强，有效吸收截面积也相应增大。甲氧基的
氧杂原子和丰富的不饱和键提供了大量 n 电子和 π 助色能力比羟基强，因为甲氧基的给电子能力强于羟
电子，它们相互间的共轭作用大大降低了电子跃迁 基。从图 1 还可以看到，合成的查耳酮衍生物中的助
至 π*轨道所需的能量，使电子跃迁所吸收的波长处 色团增强了 λ max 处的吸收强度，但红移效应不显著，
于 UVB~UVA 波段所对应的范围内。图 1 为查耳酮 这可能是由于所研究的助色团的电子共轭效应较弱。
衍生物的 UV 吸收光谱。 查耳酮衍生物摩尔吸光系数>10000 L/(mol·cm)。

理想的紫外线吸收剂不仅需要较强的吸收能
力，而且细胞毒性也不宜过高。图 2 为 3 种查耳酮
衍生物的细胞毒性测试结果。

图 1 查耳酮衍生物的 UV 吸收光谱
Fig. 1 UV absorption spectra of chalcone derivatives

由图 1 可知，处于最大吸收波长（λ max ）附近的

吸收带是查耳酮衍生物所特有的 E 吸收带，是由 图 2 查耳酮衍生物的细胞毒性
π→π*跃迁而产生的强吸收带 [24,34] ，这种电子跃迁形式 Fig. 2 Cytotoxicity of chalcone derivatives
是跃迁概率较大或中等的允许跃迁，其产生的吸收
直到接近 400 nm 处才基本消失，在几乎整个 UVA 由图 2 可知，在相同质量浓度下，Methoxy-Cha
范围内都有吸收能力，覆盖范围广。同时在 250~320 处理的样本显示出最高的细胞存活率。在 Methoxy-
nm 内，这类查耳酮衍生物同样具有吸收效果，这种 Cha 质量浓度为 35 mg/L 时，细胞存活率在 80%以
稍弱的吸收主要来自于羰基中氧原子的 n→π*禁阻 上，说明 Methoxy-Cha 的质量浓度在 35 mg/L 以下
跃迁和共轭导致苯环 π→π*跃迁的 B 吸收带红移至 没有表现出明显的细胞毒性。
此发生叠加的结果。整体而言，查耳酮衍生物在 细胞毒性的差异与取代基有关。亲脂性强的裸
UVB~UVA 波段内吸收范围宽，属于广谱吸收，这 露苯环与活细胞接触后，容易刺穿细胞膜，参与生
一特性使其具有了作为紫外线吸收剂的应用潜力。 化反应。如果苯环上有取代基，在共轭作用的影响
表 1 为所合成的 3 种查耳酮衍生物的各项 UV 下，生化反应更容易发生在取代基上，所以酚羟基
参数。其中，E 1,1 为 λ max 下的比消光系数，表示质量 可以转化为诱发突变的物质，但由于其有一定亲水
分数 1%防晒剂溶液（或悬浮液）下 1 cm 光程分散 性，更难进入细胞 [35-40] 。由图 2 还可以发现，甲氧
体系的消光系数，100 mL/(g·cm)；K 值为防晒制品 基取代的查耳酮衍生物表现出最低的细胞毒性。由于
工业用作比较化学防晒剂效率的数值，是质量浓度 Methoxy-Cha 的 λ max=343 nm，ε=15573 L/(mol·cm)，
为 1 g/L 乙醇溶液在 1 cm 厚样品池的最大吸收值； 综合考虑紫外吸收性能和细胞毒性，选择其进一步
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a i 为单个防晒剂分子的有效吸收截面积，cm 。 制备 WPUF。