可见光促进的喹喔啉-2(1H)-酮与脂肪族羧酸的脱羧交叉偶联反应及其应用研究

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交叉偶联反应是有机化学领域的一个重要分支,也是构建C-C键的方法之一。羧酸及其衍生物是种类繁多且价格低廉的有机及生物分子,以羧酸及其衍生物为起始原料合成药物、功能材料等人类生活所需的物质,是近年来热门的研究领域。喹喔啉-2(1H)-酮类化合物作为具有生物活性的化合物的重要骨架,在医药分子、精细有机合成、材料化学和工业催化等领域有着广泛的应用。以光作为反应推动力的脱羧交叉偶联反应因其条件温和、原子经济和官能团兼容性强等优点引起了科研工作者们的兴趣,为脱羧交叉偶联反应提供了新的途径,拓展了有机化学合成的新领域。本文主要围绕可见光促进的喹喔啉-2(1H)-酮类化合物与脂肪族羧酸的脱羧交叉偶联反应开展了一系列相关的研究,具体研究内容如下:1、前期以1-甲基喹喔啉-2(1H)-酮和环己甲酸的脱羧交叉偶联反应为模板反应,通过控制变量法,系统地考察了反应体系中溶剂、氧化剂、碱、光催化剂及反应物当量比等因素的影响。通过比较不同反应条件下的产率,确定最佳反应条件:即在氮气保护气氛,90 W蓝光LED灯照射下,使用铱联吡啶类配合物光催化剂[Ir(d F(CF3)ppy)2(dtbbpy)]PF6作为光催化剂,过硫酸钾(K2S2O8)作为氧化剂,碳酸锂(Li2CO3)作为碱,DMSO/H2O=1 m L/1 m L作为溶剂,室温下反应12 h。2、在上述最佳反应条件下,分别将含有不同N保护官能团和取代基的喹喔啉-2(1H)-酮类化合物和不同取代基的脂肪族羧酸包括普通羧酸、氨基酸、天然产物及药物分子作为反应底物,考察底物范围及官能团耐受性,得到了一系列产率良好的烷基化喹喔啉-2(1H)-酮类衍生物。醛糖还原酶抑制剂前体也可以通过该脱羧交叉偶联反应得到的化合物的羟基化获得。所得未知产物结构及表征数据均经过核磁共振仪、高分辨质谱仪、红外光谱仪、熔点仪等仪器确认得到。3、在标准条件下添加2当量的抗氧化剂264(BHT)、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)、1,1-二苯乙烯作为自由基捕获剂,进行控制性实验,并通过GC-MS检测,证明了该脱羧交叉偶联反应存在自由基中间体。在标准条件下使用环丙基乙酸作为自由基探针,证明了以碳为中心的自由基参与了上述脱羧交叉偶联反应。根据控制性实验的结果及查阅文献,对反应机理进行了研究,并提出了单电子转移的机理,得到该反应为自由基反应的结果。4、在开发有用方法学及新型农药兴趣的驱动下,将所合成产物进行生物活性测试。基于菌丝生长速率法测定了产物3i、4b、4f、4i在添加浓度为50μg/m L时对稻瘟病菌GD08-T19生长9天的抗菌活性。该反应体系条件温和、操作简便,无需高温,且具有易于处理、底物范围广泛和官能团耐受性强等特点。生物活性测试结果描述了针对稻瘟病菌GD08-T19的初步抗菌效果,表明该方法学在新型农业化学发展中的潜在应用价值。
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