绿色高效全面吡喃并喹啉衍生物的研究

摘要

绿色化学是当前化学研究的一个重点和热点,是近十几年才发展起来的一门新兴学科,它涉及到有机合成、催化、分析化学、生物化学、高分子化学、材料化学等各个领域。绿色化学的核心是指:在制造和应用化学产品的过程中,有效利用简单起始(最好可再生的)原料、消除废物排放、避免使用有毒的危险的溶剂和试剂,避免给环境造成污染和负担,最终目标是要达到零排放或零污染。
　　 近些年来,在化学产品的制备中,多组分反应引起了化学家们的极大关注,因为它是一种环境友好的策略。这种反应过程包含了三个或者是三个以上的合成步骤,在同一个反应瓶中进行而没有分离中间体,并且得到了包含所有组分主要结构片段的产品。这样便减少了反应时间、省去了中间分离过程、节约了能源和原材料,有极好的环境和经济效益。
　　 吡喃并喹啉是许多天然产物的结构单元,具有广泛的生物活性和药理活性,如抗血小板凝聚、抗真菌、抗细胞毒素,可作杀虫剂、抗菌杀菌剂、止痛药、解热药、治疗增殖疾病、抗组胺剂等等。因此吡喃并喹啉及其衍生物的合成引起了化学工作者的广泛关注。以往合成2-氨基-3-氰基-1,4,5,6-四氢吡喃并[3,2-c]喹啉-5-酮衍生物采用4-羟基喹啉-2-酮、芳亚甲基丙二腈或4-羟基喹啉-2-酮、芳醛、丙二腈为起始原料,用六氢吡啶、Et3N、TEBA(三乙基苄基氯化铵)、KF-Al2O3做催化剂。但这些合成方法有以下不足:使用有毒的试剂,很大量的催化剂,操作复杂,产率低。因此开发绿色、高效的合成2-氨基-3-氰基-1,4,5,6-四氢吡喃并[3,2-c]喹啉-5-酮衍生物的新方法具有重要意义。
　　 本文研究了2-氨基-3-氰基-1,4,5,6-四氢吡喃并[3,2-c]喹啉-5-酮衍生物的绿色合成方法。第一章系统介绍了2-氨基-3-氰基-1,4,5,6-四氢吡喃并[3,2-c]喹啉-5-酮衍生物的生物活性和文献报道的合成方法背景。
　　 第二章用甘氨酸做催化剂、水作溶剂,优化了催化剂、溶剂的体积、投料比以及催化剂投量,得出最佳条件为:4-羟基喹啉-2-酮、丙二腈、苯甲醛的投料比为1.0mmol:1.2mmol:1.2mmol,催化剂投量为20mol%,溶剂水为2mL时,在100℃下搅拌至反应完全(TLC监测),然后冷却至室温、抽滤、水洗等简单处理,甲醇重结晶得到纯产物。反应4小时顺利完成,产率高达95%。
　　 第三章研究了2-氨基-3-氰基-1,4,5,6-四氢吡喃并[3,2-c]喹啉-5-酮衍生物在无催化剂的条件下绿色高效合成。在乙醇和水(1:1)的混合溶剂中效果最好。该实验成功的扩展了16个底物,无论是带吸电子基团的芳香醛还是带供电子基团的芳香醛或者是糠醛,反应都进行的很顺利,得到了较高产率的产物。
　　 本论文的第四章报道了碳酸钾在乙醇中可绿色催化高效制备2-氨基-3-氰基-1,4,5,6-四氢吡喃并[3,2-c]喹啉-5-酮衍生物。这种方法反应时间短(30分钟内完成)、产率高(82～91%)、处理方法简单、绿色环保。