利用超声波介导的串联合成技术，从三氯乙酸胺（酰亚胺）、炔烃和异草酸酐出发，制备出具有酰胺和酰亚胺骨架结构的高功能化4-羟基喹啉衍生物

《Current Organic Synthesis》：Ultrasound-mediated Tandem Synthesis of New Highly Functionalized 4-Hydroxy-quinoline Derivatives with Amidine and Imidate Skeletons from Trichloroacet-amidine(imidate), Alkynes, and Isatoic Anhydride

　　

摘要

引言：在本研究中，通过使用一种新颖的设计和易获得的起始材料，通过替换亚胺和脒基团合成了多种喹啉衍生物。此外，在杂环化学中，一种涉及炔烃、异草酸酐、三氯乙腈以及各种胺类或醇类的四组分反应能够高效地生成4-羟基喹啉-3-羧亚胺（亚胺）。利用廉价的铜(I)催化剂、DMF作为溶剂，并在超声条件下反应40分钟，无需配体或氧化剂即可完成新化合物的合成与表征。易获得的起始材料、温和的反应条件、催化体系以及简单的纯化程序相结合，使得能够合成多种取代的4-羟基喹啉衍生物，包括含有脒基和亚胺骨架的化合物。

方法：在本研究中，使用异草酸酐来捕获炔烃的三键。通过铜催化的反应，将炔烃、异草酸酐、三氯乙腈以及各种胺类或醇类反应，合成了含有脒基和亚胺骨架的取代喹啉衍生物（如方案1所示）。在该反应中，异草酸酐在80°C的DMF中释放二氧化碳生成活性中间体，该中间体与末端炔烃和胺类衍生物形成的化合物的三键发生[4+2]环加成反应，从而生成所需的喹啉产物。该方法的优点包括操作简便且安全、使用廉价材料和催化剂、超声辅助反应条件提高了反应效率和速度，以及良好的产率（72-93%）。因此，这种方法非常适合用于合成取代喹啉衍生物。在本研究中，合成了具有进一步生物学评估潜力的新型含脒基和亚胺骨架的喹啉。

结果：为了开始合成化合物5a，选择了所需的起始材料，包括苯胺2a、苯乙炔3a、三氯乙腈1和异草酸酐4。接下来通过改变催化剂和溶剂优化了反应条件。在所研究的铜催化剂中，CuI获得了满意的结果。在溶剂方面，DMF也是首选。最终，在DMF中进行了反应，使用的条件为：(0.019 g) 10 mol% CuI作为催化剂，(0.100 g) 1.0 mmol Et3N作为碱，(0.142 g) 1.0 mmol 三氯乙腈，(0.093 g) 1.0 mmol 苯胺，以及(0.163 g) 1.0 mmol 异草酸酐，在60 W的超声功率下进行反应。

讨论：所有合成化合物（5a-m）的结构均通过质谱数据、红外光谱（IR）、1H-NMR和13C-NMR确定。例如，化合物5a的质谱显示分子离子峰位于m/z = 339处。5a的1H-NMR谱显示三个OH基团（δ = 8.13 ppm）和两个NH基团（δ = 5.03和5.96 ppm）的单一峰，同时苯基质子的多重峰也得到了确认。5a的13C-NMR谱显示17个信号，与提出的结构一致。由于环上的取代基不同，其他化合物的NMR谱也与5a相似。

结论：本研究采用了一种新方法，在室温下、DMF溶剂中、在超声条件下（40分钟），利用炔烃、异草酸酐、三氯乙腈以及各种胺类或醇类，在可获得的铜(I)碘化物催化剂存在下，合成了多种4-羟基喹啉-3-羧亚胺（亚胺），从而制备了含有取代亚胺和脒基衍生物的喹啉。易获得的起始材料、铜催化剂的高效催化作用、温和的反应条件、超声辅助条件以提高反应速度和效率，以及简便的纯化方法共同促进了合成化合物的高产率。利用这种方法，合成了13种新的基于喹啉的化合物，其中包括具有生物学评估潜力的含有脒基和亚胺骨架的化合物。