2,4-二羟基苯甲醛，AR，上海毕得医药科技股份有限公司；丙二腈、无水乙醇、二甲亚砜，AR，天津市大茂试剂有限公司；氰基乙酸乙酯、碳酸氢钠、碘苯二乙酸、盐酸，AR，天津市科密欧化学试剂有限公司。

电子分析天平，TE214S，北京赛多利斯仪器有限公司；傅里叶变换红外–全反射光谱仪，TENSOR Ⅱ，瑞士布鲁克公司；核磁共振波谱仪，AVANCE Ⅲ HD，400 MHz，瑞士布鲁克公司。

在100 mL三口瓶上装上温度计、恒压滴液漏斗和冷凝管，加入2.50 g (18 mmol) 2,4-二羟基苯甲醛、1.20 g (18 mmol)丙二腈和50 mL NaHCO₃水溶液(0.05 mol·L⁻¹)，控制反应温度在25℃~30℃，搅拌反应。用薄层色谱(TLC)跟踪监测，至无2,4-二羟基苯甲醛斑点。随后在滴液漏斗中加入10 mL浓盐酸，缓慢滴入反应液，搅拌均匀，缓慢升温至100℃，继续反应4 h后，结束反应，冷却至室温，随后4℃冷藏2 h，抽滤，滤饼用冷水洗涤2次，干燥并称量，该路线反应式如 图1 。

在100 mL三口瓶上装上温度计、恒压滴液漏斗和冷凝管，加入2.50 g (18 mmol) 2,4-二羟基苯甲醛、2.04 g (18 mmol)氰基乙酸乙酯和0.45 g (1.4 mmol)碘苯二乙酸，加入50 mL二甲基亚砜(DMSO)，加热至80℃，搅拌反应2 h，溶液由无色透明变为橙黄色，用TLC监测至无2,4-二羟基苯甲醛斑点，继续反应1 h，反应液倒入20 ml冰水中，搅拌均匀，并于4℃冷藏1 h后抽滤，滤饼用冷水洗涤2次，60℃烘干并称量，反应式如 图2 。

在上述实验的基础上，以合成经济性、收率、操作难易程度为标准，确定路线1、2中的较优路线，在该合成路线反应条件下，通过优化催化剂种类、催化剂加入量、溶剂与反应时间等条件，开发出一种更经济、高效的制备方法。

合成路线1涉及到Knoevenagel缩合、氰基水解、酯化三种反应。氰基水解过程较慢，中间态经过三个过程，首先水解为酰胺，接着在酸性条件下转变为羧酸，最后与酚羟基酯化。在生成羧酸的中间态时，产物有可能会脱羧，此可能是导致该路线收率较低的原因，与路线2的对比见 表1 ；合成路线2涉及Knoevenagel缩合、酯交换两种反应，此路线没有氰基水解过程，过程相对简单。两种合成路线对比如 表1 ，由于路线2产率较高，过程又不需使用盐酸调节体系酸性，由此优选路线2，但是所用的催化剂碘苯二乙酸较昂贵，且反应时间较长，因此对合成路线2进行优化。

从合成机理考虑，需选用碱性催化剂，夺取亚甲基上的质子，使亚甲基形成电负性离子，因此选择二乙胺、三乙胺、L-脯氨酸、吡啶和哌啶进行比较。当选用二乙胺、三乙胺时，催化效率较低，考虑可能是空间位阻的影响；当选用吡啶与哌啶时，收率均可达到75%以上，选用L-脯氨酸为催化剂时，反应产率为76.20%，比哌啶低，不同催化剂下产品收率结果见 表2 。尽管哌啶作为催化剂催化效率最高，但哌啶属于易制毒试剂较难购买，试剂毒性较大，生产和后处理不方便，而L-脯氨酸没有上述缺点，因此选择L-脯氨酸为催化剂，为进一步提高收率，尝试通过改变L-脯氨酸加入量提高收率。

选择L-脯氨酸为催化剂，通过改变L-脯氨酸与2,4-二羟基苯甲醛的物质的量之比进行反应，反应条件与产品收率结果见 表3 。从表中可以看出，L-脯氨酸加入当量从0.05 eq增加到0.20 eq时，产品收率从57.09%增加到84.76%，收率增加明显，但增加到0.40 eq时，产品收率增加却很少，波动范围仅1.21%，这说明该当量的L-脯氨酸催化效率已达到了最佳，由于催化剂只改变化学反应的速率，而不能改变化学平衡，推测在0.20 eq催化剂加入量的条件下，此时已经达到化学平衡状态，因此继续增加催化剂用量对收率影响较小，从成本收益出发，L-脯氨酸用量选择0.20 eq。

加入0.20 eq的L-脯氨酸为催化剂，比较不同溶剂对反应的影响，选择的溶剂均为极性溶剂，并选择了一种极性非质子溶剂，实验结果见 表4 。以无水乙醇为溶剂时，产品收率可达86.03%为最高，原因在于两个方面：(1) 对反应物的溶解性以及能使催化剂很好的参与反应中，从而使反应体系达到良好的兼容效果；(2) 在不加压或密闭的条件下，反应能达到的最高温度为溶剂的沸点。相对于甲醇、乙腈，乙醇沸点较高，温度是反应进行较好的基础；水为溶剂产率低，是因为其略显酸性，会影响反应过程中的醛缩合，因为催化剂的目的正是为了使亚甲基的氢活性增加，而水阻止了这一过程；极性非质子溶剂收率低的原因，可能是其作为溶剂，酚氢键断裂相对于其它质子溶剂较为困难，综上选择无水乙醇作为反应溶剂。

加入0.20 eq的L-脯氨酸为催化剂，以无水乙醇为溶剂，考察反应时间对3-氰基-7-羟基香豆素收率的影响，结果如 表5 ，随着反应时间的增加，产率在逐步上升，当反应时间为1.5 h时，收率达到最高为86.03%，之后随着反应时间的增加，收率几乎无差别，并有略微下降的趋势，因此判断1.5 h后反应达到平衡。随着反应时间增加，收率有下降趋势，推测产物在反应体系中发生了变化，这从薄层色谱检测时产生新斑点产生可以看出，由此反应时间选择1.5 h。

经过合成条件优化后，合成路线2最优工艺条件是：以L-脯氨酸为催化剂，原辅料物质的量之比为n (2,4-二羟基苯甲醛)：n (氰乙酸乙酯): n (L-脯氨酸) = 1:1:0.2，以无水乙醇为溶剂，反应温度80℃，搅拌反应1.5 h，可使3-氰基-7羟基香豆素的收率达到最优。

红外光谱：如 图3 所示，3220 cm⁻¹波数处的吸收峰为酚羟基O-H伸缩振动吸收峰，表现为强的宽带吸收峰；3040 cm⁻¹处吸收峰为芳环上C-H的伸缩振动吸收峰；2230 cm⁻¹吸收峰为C≡N键的伸缩振动吸收峰；1750 cm⁻¹为环上内酯C=O键的伸缩振动；1613 cm⁻¹，1570 cm⁻¹和1495 cm⁻¹为苯环骨架伸缩振动；1270 cm⁻¹处的吸收峰为C-O键的伸缩振动。

核磁波谱：¹H NMR (400 MHz, DMSO) δ 11.38 (s, 1H), 8.78 (s, 1H), 7.65 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 6.90 (dd, J = 8.6, 2.2 Hz, 1H), 6.79 (d, J = 2.0 Hz, 1H); ¹³C NMR (101 MHz, DMSO) δ 164.86 (s), 157.61 (s), 156.68 (s), 153.33 (s), 131.87 (s), 115.26 (s), 114.64 (s), 110.35 (s), 102.53 (s), 96.11 (s).

HPLC分析：采用25005-254630 C18色谱柱(250 mm × 4.6 mm)，检测波长为361 nm，流动相：乙腈: 0.1%磷酸水溶液 = 3:7，流速为1.0 mL·min⁻¹，样品进样量5 μL，经高效液相色谱检测，保留时间7.046 min为目标化合物，2.941为杂质(为未完全反应的2,4-二羟基苯甲醛)，按峰面积归一化法显示结果如 表6 所示，其中3-氰基-7-羟基香豆素色谱峰面积为98.50%，这说明按该合成方法制得的产品纯度较高，其液相色谱图，如 图4 所示。