光/电催化喹喔啉酮官能团化反应研究进展

喹喔啉酮作为重要的含氮杂环骨架,广泛应用于抗菌化合物、抗肿瘤药物、半导体材料中.因此,开发新方法合成不同官能团化喹喔啉酮以丰富其结构多样性在近年来广受关注.在众多合成方法中,喹喔啉酮的直接C–H官能团化是一类步骤经济性较高、简便高效地构建喹喔啉酮衍生物的重要方法.近年来,光催化、电催化和光电催化技术已发展成为现代有机合成中强有力的绿色合成工具,可以有效利用光能或者电能促进有机化学转化,减少传统有机反应中的高能耗.过去几年,化学工作者在光/电催化喹喔啉酮的直接C–H官能团化反应方面进行了大量研究,开发了系列不同官能团化喹喔啉酮的绿色合成方法.本文系统总结了喹喔啉酮的光/电催化官能团化研究最新进展,重点讨论了光/电催化下自由基历程的喹喔啉酮C–H键直接官能团化反应,反应类型主要包括喹喔啉酮的3-芳基化、3-烷基化、3-氟烷基化、3-烷氧基化、3-酰化、3-氨基化、3-膦酰化、3-巯基化、3-硅烷基化和环化反应等方面,这将有助于理解光/电催化喹喔啉酮官能团化反应.反应在温和条件下可以成功产生各种碳中心或杂原子为中心的自由基,这些自由基进一步与喹喔啉酮的3-位进行加成反应,进而开发出众多有效的方法来合成不同官能团化的喹喔啉酮.这些条件温和的反应方法已经有部分成功应用于合成具有重要生物活性的喹喔啉酮化合物.此外,药物中常见的一些重要官能团,例如三氟甲基和二氟甲基等可以顺利地引入到喹喔啉酮骨架结构,这些研究为喹喔啉酮衍生物的生物活性相关研究奠定了基础.本文还对当前光/电催化喹喔啉酮官能团化反应所面临的挑战和未来发展作了展望和总结,期待在不久的将来,有机合成工作者能基于喹喔啉酮的C–H键直接官能团化开发更多不同类型的新反应.另一方面,需要进一步开发新型的非均相可见光催化剂,实现光催化剂的回收与再利用,进一步降低反应成本,促进其在药物开发、功能材料合成等应用方面的发展.     

光/电化学合成在喹喔啉-2(1H)-酮C—H键官能化中的应用

喹喔啉-2(1H)-酮是一类重要的含氮杂环化合物,具有很强的生物活性与化学特性,在合成化学、功能材料及药物工业等方面具有重要应用.近年来,通过C—H官能化构建3-官能化的喹喔啉-2(1H)-酮引起了很多学者的关注,并取得了重要进展.其中,基于绿色化学导向的光催化及电化学合成正成为喹喔啉-2(1H)-酮的C—H官能化的强有力工具.鉴于光电化学在合成化学中的巨大影响,总结了可见光催化与电化学合成实现喹喔啉-2(1H)-酮3位C—H官能化的研究现状,希望能促进绿色合成策略在含氮杂环官能化中的进一步发展.     

过硫酸铵促进喹喔啉-2(1H)-酮三氟甲基化反应

报道了温和条件下,过硫酸铵促进喹喔啉-2(1H)-酮与CF3SO2Na三氟甲基化制备3-三氟甲基喹喔啉-2(1H)-酮类的反应,开发了一种绿色、高效制备3-三氟甲基喹喔啉-2(1H)-酮衍生物的方法.该方法对不同取代的喹喔啉-2(1H)-酮衍生物具有较好的适用性,均以较高的产率得到相应的目标产物.与已有方法相比,本方法具有底物适用范围广、产率高、实验操作简便等优点,为3-三氟甲基喹喔啉-2(1H)-酮的制备提供了有效的路径.     

1-苯基-3-甲基-6-N,N-二正丁基胺-2(1H)-喹喔啉-2-酮的全合成

报道了2(1H)-喹喔啉类衍生物——1-苯基-3-甲基-6-N,N-二正丁基胺-2(1H)-喹喔啉-2-酮的全合成.该化合物及其中间体1-苯基-3-甲基-6-胺基-2(1H)-喹喔啉-2-酮和1-苯基-3-甲基-6-硝基-2(1H)-喹喔啉-2-酮均为新化合物,文中给出了它们的重要的分析数据,简要讨论了溶剂在关环反应以及N-烷基化反应中的重要影响,偶然发现以水作溶剂时关环主产物为1-苯基-3-甲基-5-硝基-苯并咪唑.这类化合物可应用于药物,如用作N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体及α-氨基羟甲基异噁唑丙酸(AMMPA)受体拮抗剂、杀菌剂等;还可用作植物生长抑制剂、荧光探针以及作为新型功能染料中间体等诸多领域.     

可见光催化喹喔啉-2(1H)-酮与醇C(sp~2)-H/O-H交叉脱氢偶联反应（英文）

杂环化合物和醇的C(sp~2)-H/O-H交叉脱氢偶联反应为制备杂环醚类化合物提供了一种原子和步骤经济性的方法.然而,已经报道的交叉脱氢偶联反应大部分需要使用过渡金属催化剂和/或者强氧化剂,不仅产生环境问题还增加分离成本.同时,这些合成方法还存在杂环化合物和醇的C(sp~2)-H/C(sp~3)-H交叉脱氢偶联反应的竞争反应,降低了反应的选择性和收率.喹喔啉-2(1H)-酮是生物活性物质和人工药物的核心骨架结构之一,合成多样性官能化的喹喔啉-2(1H)-酮备受关注.近期多种C-3官能化喹喔啉-2(1H)-酮的合成方法被报道,但是目前没有一例通过无金属无强氧化剂条件下的喹喔啉-2(1H)-酮与醇C(sp~2)-H/O-H交叉脱氢偶联反应合成3-烷氧基喹喔啉-2(1H)-酮的相关工作报道.值得一提的是,利用氧气作为氧化剂的可见光催化反应符合绿色化学的要求,在最近几年中发展迅速.本文报道了一种通过可见光催化的喹喔啉-2(1H)-酮与醇的C(sp~2)-H/O-H交叉脱氢偶联反应合成3-烷氧基喹喔啉-2(1H)-酮化合物的绿色制备方法.首先通过对光催化剂、溶剂等参数的筛选,确定了最佳反应条件为喹喔啉-2(1H)-酮化合物0.3 mmol,醇0.9 mmol,乙腈1.5 m L, Acr~+-Mes Cl O_4~-2mol%,空气作为氧化剂, 3 W蓝光作为光源.在最佳条件下,含有供电子、吸电子取代基的喹喔啉-2(1H)-酮化合物和含有各种取代基的烷基醇都能很好地进行反应,得到36种目标化合物,产率70%～94%.另外,成功完成了克级放大实验和一锅法串联反应.机理研究证明,该反应是喹喔啉-2(1H)-酮化合物在光催化氧化作用下生成自由基正离子,醇作为亲核试剂选择性进攻自由基正离子的C3位,最后得到目标产物.     

可见光诱导下喹喔啉-2(1H)-酮与重氮盐的直接C—H 3-芳基化反应（英文）

发展了一种简单、实用可见光诱导喹喔啉-2(1H)-酮与重氮盐的直接C—H 3-芳基化反应.该反应采用便宜Eosin Y为催化剂,可以在室温、空气下高效完成3-芳基喹喔啉-2(1H)-酮的构建.该方法不需要任何金属试剂、碱、酸和强氧化剂,为3-芳基喹喔啉-2(1H)-酮提供一个价格便宜、操作简便的合成方法.     

可见光诱导玫瑰红催化喹喔啉-2(1H)-酮的C3-H烷基化反应

建立了一种简单、实用的光诱导一锅法高选择性N-甲基喹喔啉酮类化合物和苯乙酮类化合物合成一系列3-烷基化喹唑啉-2(1H)-酮类化合物的方法。该方法在室温条件下,以玫瑰红作为光催化剂,在18 W 460nm的蓝色LED下照射8 h,通过直接C3-H活化的方案,较好收率获得一系列相应的3-烷基化喹喔啉-2(1H)-酮类化合物,最高产率可达到76%。反应体系具有经济实用性和底物适用范围广的特点,为3-烷基化喹喔啉-2(1H)-酮类化合物类化合物的合成提供了一种简便经济的方法。     

十一种2,3-二取代喹喔啉-1,4-二氧化物抗菌剂的合成与谱学研究

采用直接氧化法和Beirut反应合成了十一种抗菌剂2,3-二取代喹喔啉-1。4-二氧化物.给出了完整的UV,IR,NMR数据和有关谱学特性.EPR研究表明这些N-氧化物在溶液光解过程中生成稳定的顺磁物.从含有2,3-环丁亚基喹喔啉-1,4-氧化物(2g)的氯仿溶液光解体系记录的EPR谱得到9.69G(1N)、3.59G(2H),1.25G(2H)和0.76G(1H)等超精细分裂值,指认为1-羟基-2,3-环丁亚甲基喹喔啉-4-氧基(4).指出喹喔啉-1,4-氧化物与对萘醌化合物有结构、物性的类似性.     

无过渡金属或无光催化剂条件下可见光促进喹喔啉酮C(3)—H官能团化研究进展

喹喔啉酮及其衍生物是一类重要的含氮杂环化合物,这种特殊的杂环骨架广泛存在于各种天然产物、药物分子以及功能材料中.近年来,喹喔啉酮的官能团化引起了化学工作者的广泛关注,其中通过C—H官能团化构建3-官能团化的喹喔啉酮取得了重要进展.光氧化还原催化可利用绿色清洁的光能在较为温和的条件下实现有机化合物的合成与转化,因此,越来越多的光催化体系被开发用于喹喔啉酮的官能团化.简单高效的无过渡金属或无光催化剂的反应体系非常符合绿色化学和可持续发展的要求,已成为喹喔啉酮类化合物官能团化强有力的工具,同时也受到了很多学者的青睐.对近五年来无过渡金属或无光催化剂可见光促进喹喔啉酮的C(3)位官能团化领域所取得的研究进展进行了综述,对反应机理和氧化还原淬灭过程进行了总结,并对该领域所面临的挑战和机遇进行了展望和探讨.     

3-甲基-2(1H)-喹喔啉系列衍生物的电子轰击质谱

用电子轰击质谱（EI－MS）研究了1－烷基－3－甲基－2（1H）－喹喔啉－2－酮（烷基为H，CH3，Et,n-C5H11),1-烷基－3－甲基－6－硝基－2（1H）－喹喔啉－2－酮（烷基为CH3，Et)和1－甲基－3－甲基－6－胺基－2（1H）－喹喔啉－2－酮，结合其结构特征总结出一些裂解规律。讨论了不同取代基对这类化合物熔点的影响，结果表明：在同类喹喔啉化合物中，随着烷基链的增长，样品熔点通常会有所降低，而硝基及胺基的引入会使其熔点升高。     

过氧化物酶新型荧光底物3,4-二氢-2(1H)-喹喔啉酮的反应机理及性能的研究

合成了过氧化物酶新型荧光底物3,4-二氢-2(1H)-喹喔啉酮(DHQXL). 在过氧化物酶催化下,该化合物可被H₂O₂氧化生成强荧光物质2(1H)－喹喔啉酮(QXL). 用高压液相色谱法分离得荧光产物纯品,经核磁共振谱和质谱证实其结构,确证了提出的酶催化反应机理. 对该化合物作为荧光底物的性能研究表明,它是一个很有应用前景的过氧化物酶的新型荧光底物.     

可见光促进环烷醇氧化开环的喹喔啉酮烷基化反应

报道了可见光促进张力环烷醇氧化开环后实现喹喔啉酮的C(3)-酮烷基化反应. 室温下, 该反应以张力环醇为潜在的烷基化试剂, 过硫酸钾为氧化剂, 在甲醇与水的混合溶液中, 借助可见光照射实现. 通过该反应, 一系列带有羰基官能团的不同链长的烷基片段被成功地引入到各种取代的喹喔啉酮中, 为喹喔啉酮类化合物的修饰提供了更加绿色、环保和简洁的方法.     

一类2(1H)-喹喔啉化合物的裂解机理

用电子轰击质谱（EI-MS）研究了一类喹喔啉化合物；1-烷基-3-甲基-2（1H）-喹喔啉-2-酮（1-alkyl-3-methyl-2(1H)-quinoxalin-2-one，简称AMQ，其中alky1=H,CH3，C2H5，n-C3H7，n-C5H11；结果表明随着烷基链的增长，样品熔点通常会有所降低，结合在电子轰击下所产生的裂解碎片离子，并根据其结构特征为乙基化样品为代表，推导了该类化合物在电子轰击作用下可能发生的裂解机理。     

可见光下g-C3N4催化诱导C(sp2)-H芳基化喹喔啉-2(1H)-酮

建立了一种有效且简单的可见光诱导的g-C₃N₄催化的喹喔啉-2(1H)-酮的芳基化反应。该反应以乙腈为溶剂,K₂S₂O₈为氧化剂,具有反应条件温和、环境友好和官能团耐受性好等优点。该策略提供了一种简单的操作方法,可以获得各种中等到良好产率的3-苯基喹喔啉-2(1H)-酮化合物,最高产率达77%。     

无催化条件下三组分一锅法合成呋喃并吡啶并喹喔啉衍生物

以芳醛、6-氨基喹喔啉和季酮酸为原料,三组分一步构建了11-芳基-8,11-二氢化呋喃并[3',4':5,6]吡啶并[3,2-f]喹喔啉-10(7H)-酮衍生物,并通过X单晶衍射分析确证了11-(4-硝基苯基)-8,11-二氢化呋喃并[3',4':5,6]吡啶并[3,2-f]喹喔啉-10(7H)-酮(4g)的结构.该方法操作简单,无需催化剂和分离中间体,为分子内同时含呋喃、吡啶和喹喔啉稠合四环杂环提供了很好的合成方法.     

2(1H)-喹喔啉系列衍生物的质谱研究

2(1H)-喹喔啉衍生物是一类重要的杂环化合物,可应用于药物,如用作受体及受体拮抗剂、杀菌剂等;还可用作植物生长调节剂、荧光探针等诸多领域.本文研究了一系列喹喔啉衍生物的电子轰击质谱,得到了一些裂解规律.     

5-甲基-3-喹喔啉-2-基-4-乙氧羰基异噁唑及其衍生物的合成

以α-氯代喹喔啉-2-甲醛肟(3)与乙酰乙酸乙酯的钠盐经1,3-偶极环加成制得关键中间体5-甲基-3-喹喔啉-2-基-4-乙氧羰基异噁唑(4). 以化合物4为原料在不同条件下, 合成了一系列新的1,3,4-噁二唑啉(7), 1,2,4-均三唑的Mannich碱衍生物10a～10f, 11a～11f, 12a～12f. 化合物的结构经元素分析, IR, 1H NMR和MS确认, 并对其波谱性质进行了讨论.     

高效液相色谱-串联质谱法测定动物源食品中3-甲基喹喔啉-2-羧酸和喹喔啉-2-羧酸残留

建立了动物源食品中喹喔啉类药物代谢残留标识物3-甲基喹喔啉-2-羧酸和喹喔啉-2-羧酸的高效液相色谱-串联质谱检测方法。样品在酸性环境水解,经乙酸乙酯、磷酸盐缓冲液依次提取,Oasis MAX固相萃取小柱净化,用Waters Xterra MS C18柱(150 mm×2.1 mm, 5 μm)分离,以甲醇-0.2%甲酸为流动相梯度洗脱,采用多反应监测(MRM)正离子模式检测,内标法定量。各物质在1.0～20.0 μg/L范围内线性关系良好,相关系数均不低于0.9996; 3-甲基喹喔啉-2-羧酸和喹喔啉-2-羧酸在0.1、0.2、1.0 μg/kg加标水平的回收率为62.4%～118%,相对标准偏差为1.48%～28.1%;定量限(以信噪比≥10计)为0.1 μg/kg。该方法简单、灵敏、稳定,可满足猪肉、猪肝、鸡肉、鸡肝、鱼、虾等动物源食品中3-甲基喹喔啉-2-羧酸和喹喔啉-2-羧酸残留的检测与确证需要。     

新型2-甲基-6-(N,N-二烷基氨基)喹喔啉的合成

以4-硝基邻苯二胺为原料，经缩合、硝基还原和N-烷基化反应合成了一系列具有新颖结构的2-甲基-6-(N,N-二烷基氨基)喹喔啉，其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, HR-MS（ESI）和XRD表征。     

高效液相色谱法测定动物组织中3-甲基喹喔啉-2-羧酸残留量

本文建立了猪、鸡、鱼肌肉及猪、鸡肝脏组织中喹乙醇代谢残留标识物3-甲基喹喔啉-2-羧酸残留量的高效液相色谱分析方法.样品在酸性环境水解,经乙酸乙酯、磷酸盐缓冲溶液依次提取,Oasis MAX固相萃取柱净化,高效液相色谱紫外测定(HPLC-UV).3-甲基喹喔啉-2-羧酸标准曲线相关系数(r2)为0.9992(10～1 000 μg/L);不同动物组织样品中3-甲基喹喔啉-2-羧酸工作曲线相关系数(r)为0.9995～0.9997(2～100 μg/kg).在2～100 μg/kg浓度范围,3-甲基喹喔啉-2-羧酸回收率为69%～104%,日内相对标准偏差＜15%,日间相对标准偏差＜20%.检出限(CCα)为1.2～4.3 μg/kg,定量限(CCβ)为2.0～5.6 μg/kg.