通过C(sp3)-H键活化合成C2修饰的吡啶及喹啉衍生物

摘要

C2修饰的吡啶及喹啉衍生物是非常重要的有机分子，是构成许多具有生理活性的生物碱及具有抗病毒、抗菌、抗癌等活性的药物的重要结构单元，因此，它们的合成研究在药物化学中占有重要地位。通过C-H键活化来合成这类化合物，能够减少反应步骤，以简单高效和高收率得到C2位碳链增长的吡啶及喹啉衍生物。近几年来，化学工作者已经利用这种方法合成了一系列具有潜在药物活性的C2修饰的氮杂芳烃衍生物。
　　根据所查文献，2-烷基吡啶及2-烷基喹啉化合物的sp3C-H键活化反应，分为以下四种:
　　1）对2-烷基吡啶化合物预先活化反应;
　　2）非活化的2-烷基吡啶及2-烷基喹啉化合物与卤代芳烃反应;
　　3）非活化的2-烷基吡啶及2-烷基喹啉类化合物与含有C=C、C≡C及C=N键化合物的加成反应;
　　4）非活化的2-烷基吡啶及2-烷基喹啉类化合物在手性金属配体催化下发生的不对称反应，以上报道大部分是在过渡金属催化下进行。
　　其中关于2-烷基吡啶及喹啉类化合物与含有C=O双键化合物反应的报道很少。鉴于此，我们设计了两种2-烷基吡啶及喹啉与C=O双键化合物的反应路径，为高效合成C2位修饰的吡啶及喹啉衍生物提供了新方法。
　　在本文中，我们实现了在三氟甲磺酸铜催化下2-烷基吡啶及喹啉类化合物通过直接的C(sp3)-H键活化与含C=O双键化合物乙醛酸乙酯的加成，这是一种简便和快速的方法合成C2位碳链增长的喹啉及吡啶化合物。通过实验得到具有潜在生物和药物活性的新化合物21种，结构都经过1H NMR、13C NMR、HRMS表征。
　　另外，我们又报道了利用布朗斯特酸来催化2-烷基喹啉与芳香醛类的反应，这是一种通过串联的连续两次的C(sp3)-H键活化来合成1，3-双（喹啉基）丙烷化合物的新方法，这类化合物由于环上含有氮原子，可以有效和一些过渡金属螯合，从而作为很有效的配体存在。相比传统的方法，此反应具有催化剂便宜易得、合成步骤简单温和、对环境友好、产物收率高等特点。在这个反应中，我们得到28种新的双喹啉基丙烷化合物，所得产物结构经过1H NMR、13C NMR、HRMS表征。
　　本文发现了在吡啶及喹啉C2修饰方面的新方法，为合成C2位碳链增长的芳香氮杂环化合物提供了简便易行的新路径，具有很好的学术意义和应用前景。通过观察实验现象、分析实验结果和参阅相关的文献，我们又分别对两类反应的机理进行了简单讨论和阐述。

目录

摘要

第一章 文献综述与设计思想

1．1 吡啶及喹啉化合物的研究意义

1．2 C2修饰吡啶及喹啉化合物的C-H键活化中的研究现状

1．2．1 C2修饰吡啶及喹啉化合物的C-H键活化简介

1．2．2 C2修饰吡啶及喹啉化合物在C(sp3)-H键活化中的研究进展

1．3 设计思想

1．3．1 铜催化2-烷基芳杂环化合物对C=O双键的加成反应

1．3．2 TsOH催化下1，3-双(喹啉基)丙烷衍生物的设计与合成

第二章 仪器、试剂和药品

2．1 仪器

2．2 试剂和药品

第三章 铜催化2-烷基芳杂环化合物对C=O双键的加成反应

3．1 引言

3．2 底物的合成

3．2．1 各种2-甲基喹啉的合成

3．2．2 底物2-苄基吡啶的合成

3．3 铜催化下2-烷基芳杂环化合物与乙醛酸乙酯的加成

3．3．1 反应条件的优化

3．3．2 产物的扩展

3．3．3 反应机理的探讨

3．4 产物的表征

3．5 小结

第四章 通过sp3C-H键活化合成1,3-双(喹啉基)丙烷化合物

4．1 引言

4．2 TsOH催化的2-烷基喹啉与芳香醛的加成反应

4．2．1 反应条件的优化

4．2．2 目标产物的合成

4．2．3 产物的扩展

4．2．4 反应机理的探讨

4．3 产物的结构表征

4．4 小结

第五章 结论与展望

参考文献

附录 铜催化的2-烷基吡啶及喹啉通过sp3C-H活化与乙醛酸乙酯的反应图谱

致谢

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