9,10-二氢吖啶的N-烷基化

摘要

本发明提供了用于合成化学发光吖啶鎓化合物的化合物和生产这些化合物的方法。具体地，提供了使用烷基化试剂将9,10‑二氢吖啶化合物N‑烷基化的方法。通常，这些烷基化试剂包含用酸不稳定的保护基保护的受保护磺酸酯基团。

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2018年6月25日提交的美国临时申请号62/689,811的优先权，其全文经此引用并入本文。

发明领域

本发明描述了用于合成高光产额化学发光吖啶鎓化合物的N-烷基化9,10-二氢吖啶化合物的合成，其不使用致癌化学品1,3-丙磺酸内酯。本方法也预计普遍适用于在吖啶鎓氮处含有官能化N-烷基的其它化学发光吖啶鎓化合物的合成。

发明背景

化学发光的吖啶鎓标签广泛用于自动化免疫测定法。这些标签与未取代的吖啶鎓苯基酯或吖啶鎓磺酰胺相比表现出优异的化学发光稳定性（Law等人,

含N-磺丙基的吖啶鎓标签的合成通常通过在高温下在净反应中用试剂1,3-丙磺酸内酯将吖啶前体N-烷基化来实现，其中该烷基化试剂也是溶剂（Law

遗憾地，这些方法不适用于合成富电子吖啶鎓化合物。例如，当在离子液体中与3-溴丙磺酸钠一起加热时，这些吖啶鎓化合物的富电子9,10-二氢吖啶前体容易被氧化成它们的吖啶对应物。在合成图式(S1)中可以看出，富电子9,10-二氢吖啶发生氧化成吖啶，而非9,10-二氢吖啶体系的中心环氮的N-烷基化（即没有形成N-烷基9,10-二氢吖啶）。在合成图式S1中，由于在9,10-二氢吖啶环系的C-2和C7位置存在OR和R'基团，该9,10-二氢吖啶富电子。

因此本发明的一个目的是提供不受这些限制阻碍的生产N-烷基化吖啶化合物的方法。

概述

本发明部分地基于这样的发现：富电子9,10-二氢吖啶（例如在9,10-二氢吖啶环的C-2和/或C-7处含有一个或两个烷氧基的9,10-二氢吖啶）可用强力的烷基化试剂，如三氟甲烷磺酸酯（三氟甲磺酸酯）烷基化。这些富电子9,10-二氢吖啶是电子密度大于其中在9,10-二氢吖啶环的各C(1)-C(8)碳处的碳键合至氢的相同9,10-二氢吖啶的电子密度的9,10-二氢吖啶化合物。例如，富电子9,10-二氢吖啶可具有式(A1)的结构：

其中“m”和“n”独立地为0-4（即0、1、2、3或4），且“m”或“n”的至少一个大于0；

R

R

该反应可通过9,10-二氢吖啶环系的中心环中的氮原子对受保护的磺酸酯-三氟甲磺酸酯反应物中的三氟甲磺酸根离去基团键合至的R

9,10-二氢吖啶化合物的N-烷基化方法可包括使9,10-二氢吖啶化合物与具有式(R1)的结构的受保护的磺酸酯-三氟甲磺酸酯化合物反应：

其中G是酸不稳定的保护基；且

–R

这些N-烷基化反应，尽管缓慢，但通常以良好转化率（≥ 80%）进行，并且产物N-烷基化9,10-二氢吖啶可随后容易氧化成N-烷基吖啶鎓化合物（例如N-烷基吖啶鎓酯、N-烷基吖啶鎓磺酰胺）。

在一些实施方案中，还提供受保护的吖啶鎓化合物的合成方法，其包括：

(a) 用受保护的磺酸酯-三氟甲磺酸酯将9,10-二氢吖啶N-烷基化；和

(b) 将N-烷基9,10-二氢吖啶氧化以将N-烷基9,10-二氢吖啶转化成受保护的吖啶鎓。

N-烷基9,10-二氢吖啶或N-烷基吖啶鎓的合成可进一步包括吖啶化合物的还原以产生9,10-二氢吖啶。在一些实施方案中，受保护的吖啶鎓可在酸存在下在与这种脱保护中的反应物相容的条件下脱保护以产生两性离子吖啶鎓。

使用受保护的磺酸酯-三氟甲磺酸酯的这种N-烷基化反应导致将带有连接在烃上的保护基的磺酸酯引入到9,10-二氢吖啶环系的中心环氮上。N-烷基化9,10-二氢吖啶的后续氧化和随后磺酸酯上的保护基的脱除导致形成烷氧基取代的N-磺丙基吖啶鎓化合物。不希望受制于理论，但相信，9,10-二氢吖啶与它们的吖啶前体相比提高的反应性与三氟甲磺酸酯烷基化试剂的提高的反应性的组合是这一化学转变中提高的转化率的主要原因。此外，如果吖啶类似物而非9,10-二氢吖啶用于该N-烷基化反应，通常观察到差的转化率。即使使用高反应性三氟甲磺酸酯烷基化试剂，也出现如此差的转化率。例如，2,7-二甲氧基吖啶甲基酯与3-溴丙基三氟甲磺酸酯的反应导致极差的转化率。类似地，与富电子9,10-二氢吖啶一起使用反应性较低的烷基化试剂，如溴化物或甚至碘化物也导致差的转化率。

反应性富电子9,10-二氢吖啶用受保护的磺丙基三氟甲磺酸酯的N-烷基化导致高效N-烷基化，以产生含磺酸酯保护基的N-烷基9,10-二氢吖啶。这些N-烷基化9,10-二氢吖啶可用于合成化学发光吖啶鎓化合物。在一些实施方案中，N-烷基化9,10-二氢吖啶可具有根据式(NA1)的结构：

其中“m”和“n”独立地为0-4，且“m”或“n”的至少一个大于0；

R

R

–R

G是酸不稳定的保护基。

本文中描述的合成特别可用于富电子9,10-二氢吖啶的N-烷基化。例如，富电子9,10-二氢吖啶可由式(A1)的结构表示：

其中“m”和“n”独立地为0-4，且“m”或“n”的至少一个大于0；

R

R

在某些实施方案中，9,10-二氢吖啶是在9,10-二氢吖啶环的C-2和/或C-7处含有烷氧基的富电子9,10-二氢吖啶，并且高反应性烷基化试剂是三氟甲磺酸酯。在优选实施方案中，烷基化试剂是磺酸酯受保护的磺丙基三氟甲磺酸酯，以产生在磺酸酯上带有保护基的含N-磺丙基的N-烷基化9,10-二氢吖啶。9,10-二氢吖啶氧化成吖啶鎓酯和随后磺酸酯上的保护基的脱除产生受保护的吖啶鎓化合物。受保护的吖啶鎓化合物可具有下列结构

这种合成程序完全避免使用致癌化学品1,3-丙磺酸内酯组装高光产额的富电子吖啶鎓酯。致癌烷基化试剂1,3-丙磺酸内酯的避免提供了用于临床诊断的这些高光输出标签的更环保的合成。此外，这样的反应可在或不在离子液体存在下进行。本文所述的化学合成利用与吖啶鎓环的C-9位置（即键合至式(A1)中的R

附图简述

图1是使用本发明的方法合成的N-磺丙基异丙氧基吖啶鎓酯（化合物5）的HPLC迹线。

图2是使用本发明的方法合成的N-磺丙基PEG吖啶鎓酯（化合物6）的HPLC迹线。

详述

为方便起见，说明书，包括实施例和所附权利要求书中使用的某些术语汇集在此。除非另行定义，本文使用的所有技术和科学术语具有如本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

除非明确地另行定义，下列术语和短语在本公开通篇意在具有下列含义：

除非另行指明，本文中给出的所有百分比是指特定组分相对于包括载体在内的整个组合物的重量百分比。要理解的是，组合物内的各个组分的所有重量%之和不超过100%。

本文所用的术语“一个/种”是指一个/种或多个/种。本文所用的术语“基本由……组成”意在将本发明限制于指定材料或步骤和不会实质影响如阅读本说明书时理解的本发明的基本和新颖特征的那些材料或步骤。

除非另行描述，使用各种基团或取代基的下列定义。下文对基团、取代基和范围列举的具体值和一般值仅用于举例说明；它们不排除其它指定值或在基团和取代基的指定范围内的其它值。除非另行指明，烷基、烯基、炔基、烷氧基等是指直链、支化和环状基团，以及它们的任何组合。

术语“烃”是指含有碳和氢原子的基团或基团。烃基的实例包括但不限于烷基、烯基、炔基、芳基、芳基-烷基、烷基-芳基和它们的任何组合（例如烷基-芳基-烷基等）。如本文所用，除非另行指明，烃可以是一价或多价（例如二价、三价等）烃基。如果在碳原子之间没有不饱和键，–(CH

“取代”烃可具有一个或多个烃基、取代烃基作为取代基，或可包含一个或多个杂原子。本文中公开的任何烃取代基可任选包括1-20个（例如1-10、1-5等）杂原子。取代烃基的实例包括但不限于杂环，如杂芳基。除非另行规定，被一个或多个杂原子取代的烃包含1-20个杂原子。在另一些实施方案中，被一个或多个杂原子取代的烃包含1-12或1-8或1-6或1-4或1-3或1-2个杂原子。杂原子的实例包括但不限于氧、氮、硫、磷、卤素（例如F、Cl、Br、I）、硼、硅等。在一些实施方案中，杂原子选自氧、氮、硫、磷和卤素（例如F、Cl、Br、I）。在优选实施方案中，杂原子可选自O、N或S。在一些实施方案中，杂原子或基团可取代碳。在一些实施方案中，杂原子或基团可取代氢。在一些实施方案中，取代烃可包含在该分子的主链或链中的一个或多个杂原子（例如插入2个碳原子之间，如在“氧杂”中）。在一些实施方案中，取代烃可包含在该分子的主链或链的旁侧的一个或多个杂原子（例如共价键合到链或主链中的碳原子上，如在“氧代”中）。

此外，本文所用的短语“被一个……取代”是指指定基团可被一个或多个任何或所有提及的取代基取代。例如，如果一个基团，如烷基或杂芳基“被未取代的C

在一些实施方案中，本文中公开的任何烃或取代烃可被一个或多个（例如1-6或1-4或1-3或1或2或3个）取代基X

要理解的是，本文中的化合物描述受本领域技术人员已知的化学键合的原理限制。因此，如果一个基团可被许多取代基的一个或多个取代，选择这样的取代，以使得在化合价等方面遵从化学键合的原理，并产生并非固有不稳定的化合物。例如，任何碳原子将键合到两个、三个或四个其它原子上，这与碳的四个价电子相符。

一般而言和除非另行指明，取代基（基团）前缀名源自母体氢化物——通过(i) 用后缀“基”、“二基”、“三基”、“四基”等替代母体氢化物中的“ane”；或(ii) 用后缀“基”、“二基”、“三基”、“四基”等替代母体氢化物中的“e”（在此当规定具有自由价的（一个或多个）原子时，赋予其低到与母体氢化物的任何既有编号相符的数值）。在本文通篇也使用公认的缩写名，例如，金刚烷基、萘基、蒽基、菲基、呋喃基、吡啶基、异喹啉基、喹啉基和哌啶基，和俗名，例如乙烯基、烯丙基、苯基和噻吩基。甾类的基团也可用“基”、“二基”、“三基”、“四基”等后缀标示。取代基编号和稠环、螺环、双环、三环、多环的命名也遵循常规编号/编码系统。

术语“烷基”是指含有所示碳原子数的饱和烃链，其可以是直链或支化链。例如，C

术语“卤烷基”是指其中至少一个氢原子被卤素替代的烷基。在一些实施方案中，多于一个氢原子（例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14等）被卤素替代。在这些实施方案中，氢原子可各自被相同卤素（例如氟）替代或氢原子可被不同卤素的组合（例如氟和氯）替代。“卤烷基”也包括其中所有氢已被卤素替代的烷基部分（在本文中有时称为全卤烷基，例如全氟烷基，如三氟甲基）。任何原子可任选被例如一个或多个取代基取代。

如本文中提到的术语“烷氧基”是指式–O(烷基)的基团。烷氧基可以是例如甲氧基（-OCH

术语“芳烷基”是指其中烷基氢原子被芳基（例如苯基、萘基）替代的烷基部分。烷基部分的一个碳充当芳烷基连向另一部分的连接点。任何环或链原子可任选被例如一个或多个取代基取代。“芳烷基”的非限制性实例包括苄基、2-苯基乙基和3-苯基丙基。

术语“烯基”是指含有所示碳原子数并具有一个或多个碳-碳双键的直链或支化烃链。任何原子可任选被例如一个或多个取代基取代。烯基可包括例如乙烯基、烯丙基、1-丁烯基和2-己烯基。双键碳之一可任选是烯基取代基的连接点。本文中提到的任何烯基（例如R、R'、R''、R

术语“炔基”是指含有所示碳原子数并具有一个或多个碳-碳三键的直链或支化烃链。炔基可任选被例如一个或多个取代基取代。炔基可包括例如乙炔基、炔丙基和3-己炔基。三键碳之一可任选是炔基取代基的连接点。

术语“杂环基”是指具有一个或多个独立地选自O、N（要理解的是，除非另行指明，可能存在一个或两个附加基团（例如R

术语“杂环烯基”是指具有一个或多个（例如1-4个）独立地选自O、N（要理解的是，可能存在一个或两个附加基团以完成氮化合价和/或形成盐）或S的杂原子环原子的部分不饱和的单环、双环、三环或其它多环的烃基。环碳（例如饱和或不饱和的）或杂原子可以是杂环烯基取代基的连接点。任何原子可任选被例如一个或多个取代基取代。杂环烯基可包括例如二氢吡啶基、四氢吡啶基、二氢吡喃基、4,5-二氢噁唑基、4,5-二氢-1H-咪唑基、1,2,5,6-四氢-嘧啶基和5,6-二氢-2H-[1,3]噁嗪基。

术语“环烷基”是指完全饱和的单环、双环、三环或其它多环的烃基。任何原子可任选被例如一个或多个取代基取代。环碳充当环烷基连向另一部分的连接点。环烷基部分可包括例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、金刚烷基和降冰片基（双环[2.2.1]庚基）。

术语“环烯基”是指部分不饱和的单环、双环、三环或其它多环的烃基。环碳（例如饱和或不饱和的）是环烯基取代基的连接点。任何原子可任选被例如一个或多个取代基取代。环烯基部分可包括例如环己烯基、环己二烯基或降冰片烯基。

本文所用的术语“亚环烷基”是指具有所示环原子数的二价单环环烷基。

本文所用的术语“杂亚环烷基”是指具有所示环原子数的二价单环杂环基。

术语“芳基”是指芳族单环、双环（2个稠环）或三环（3个稠环）或多环（> 3个稠环）的烃环系。一个或多个环原子可任选被例如一个或多个取代基取代。芳基部分包括例如苯基和萘基。

术语“杂芳基”是指在环中具有一个或多个独立地选自O、N（要理解的是，可能存在一个或两个附加基团以完成氮化合价和/或形成盐）或S的杂原子环原子的芳族单环、双环（2个稠环）、三环（3个稠环）或多环（> 3个稠环）的烃基。一个或多个环原子可任选被例如一个或多个取代基取代。杂芳基的实例包括，但不限于，2H-吡咯基、3H-吲哚基、4H-喹嗪基、吖啶基、苯并[b]噻吩基、苯并噻唑基、β-咔啉基、咔唑基、香豆素基、苯并吡喃基、噌啉基、二苯并[b,d]呋喃基、呋咱基（furazanyl）、呋喃基、咪唑基、咪唑基（imidizolyl）、吲唑基、吲哚基、异苯并呋喃基、异吲哚基、异喹啉基、异噻唑基、异噁唑基、萘啶基、噁唑基、㕷啶基、菲啶基、菲咯啉基、吩砒嗪基（phenarsazinyl）、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁噻基（phenoxathiinyl）、吩噁嗪基、酞嗪基、蝶啶基、嘌呤基、吡喃基、吡嗪基、吡唑基、哒嗪基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹唑啉基、喹啉基、喹喔啉基、噻二唑基、噻蒽基、噻唑基、噻吩基、三唑基和呫吨基。

一般而言，当特定变量的定义包括氢和非氢（例如卤素、烷基、芳基）可能性时，术语“（一个或多个）非氢取代基”统一指代该特定变量的非氢可能性。

一般而言，本文中列举的任何范围的界限（端点）在本发明的范围内并且应被理解为是公开的实施方案。例如，0至4的范围明确公开了0、1、2、3、4和在该范围内的任何子集（例如0至2、0至3、0至4、1至2、1至3、1至4、2至3、2至4、3至4）。

术语“取代基”是指在例如烷基、卤烷基、环烷基、杂环基、杂环烯基、环烯基、芳基或杂芳基上“取代”在该基团的任何原子处以替代其中的一个或多个氢原子的基团。在一个方面中，基团上的（一个或多个）取代基独立地是为该取代基描述的容许的原子或原子团的任何一个，或两个或更多个的任何组合。在另一个方面中，取代基本身可被任一上述取代基取代。此外，本文所用的短语“任选取代”是指未取代（例如被H取代）或被取代。要理解的是，在给定原子处的取代受化合价限制。常见的取代基包括卤素（例如F）、C

在一些实施方案中，烃（例如R、R'、R''、R

其中R在每次出现时独立地为氢或C

R

在一些实施方案中，该烃可包含两性离子基团。两性离子基团可具有形式：

其中X

R'和R''在每次出现时独立地选自C

Z

n在每次出现时独立地选自1至12的整数；

R

R

R

其中n是1-12的整数且m是0-3的整数。

在一些实施方案中，烃（例如–R

其中“

“

X

R'是氢或低碳烷基（例如是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基等）。优选的两性离子连接基具有式：

本发明提供用于合成化学发光吖啶鎓化合物的化合物和方法。能在这些含有N-磺丙基的商业上有用的、高光产额、富电子的化学发光吖啶鎓标签（例如吖啶鎓二甲基苯基酯、吖啶鎓酯、吖啶鎓磺酰胺）的合成中不使用致癌试剂1,3-丙磺酸内酯的情况下制备这样的化合物。此外，这些合成程序提供了具有连接到吖啶鎓环系的中心氮上的不同官能团的各种吖啶鎓化合物的合成。

能与被分析物、被分析物类似物或其它结合配对物形成缀合物的示例性的高光产额、富电子吖啶鎓酯包括吖啶鎓酯1、2、3和4。对于含C-2异丙氧基的吖啶鎓酯1和2，化合物5是用于最终组装这些吖啶鎓酯的常见的先进合成中间体。对于二烷氧基化合物3和4，化合物6和7分别代表先进合成中间体。本发明包括可用于生产化合物5、6和7的化合物和方法，化合物5、6和7是化合物1-4的重要前体。化合物1-4都表现出与未取代的吖啶鎓酯（即在C(2)和C(7)位置没有取代的化合物）相比提高至2-3倍的光输出并且是用于改进免疫测定法的灵敏度的有用标签。此外，这些生产方法不使用致癌物，如1,3-丙磺酸内酯进行。另外，本文所述的试剂和程序的使用能将磺丙基连接到化合物7的两个醚氧上，而不使用1,3-丙磺酸内酯。

可通过使9,10-二氢吖啶与具有式(R1)的结构的受保护的磺酸酯-三氟甲磺酸酯化合物反应而将9,10-二氢吖啶N-烷基化：

其中G是酸不稳定的保护基；且

–R

通常，该磺酸酯-三氟甲磺酸酯中的磺酸酯的保护基在酸性条件中从磺酸酯上裂解。在Adamczyk等人,

在更优选的实施方案中，G选自

通常，新戊基保护基的脱除需要强酸。另外，这些基团的合成需要使用有毒的环氧乙烷和有机金属试剂丁基锂（Adamczyk等人）。磺酸α-三氟甲基苄基（TFMB）酯、TFMB及其4'-甲基形式（4'-Me-TFMB）对弱酸稳定并由Miller等人描述，其基于如Allen等人,

普通技术人员能够合成这些受保护的磺酸酯-三氟甲磺酸酯。例如，可通过在甲苯（tolune）中与三氟甲磺酸银（silver trifluoromethanesulfanate）一起搅拌碘化物而将碘丙基磺酸4'-甲基TFMB酯转化成更具反应性的三氟甲磺酸酯。在一些实施方案中，本发明提供了受保护的磺酸酯-三氟甲磺酸酯的合成，其包括使具有下列结构的化合物：

与三氟甲磺酸银反应以产生具有式(R1)的结构的受保护的磺酸酯-三氟甲磺酸酯：

其中R

X

用于引入N-磺丙基的优选烷基化试剂可由下式表示：

在大多数实施方案中，G选自以下：

在优选实施方案中，G是4'-Me-TFMB。

通常，受保护的磺酸酯保护基的裂解反应在与9,10-二氢吖啶、吖啶或吖啶鎓反应物相容的酸中发生。在一些实施方案中，该酸是可选自盐酸、氢溴酸、硫酸、苯磺酸、对甲苯磺酸（p-TSA）、甲磺酸、乙磺酸、三氟甲磺酸（TFMSA）、三氟乙酸（TFA）、三氯乙酸（TCA）、二氯乙酸（DCA）、氯乙酸、甲酸和乙酸的布朗斯台德酸。在一些实施方案中，该酸可以是路易斯酸或硅化合物或两种或更多种这样的酸和/或硅化合物的组合。该酸可选自三氟化硼、三氯化硼、三溴化硼、氯化铝、氯化锡、氯化钛、四氯化硅、氯三甲基硅烷Me

本发明提供了将9,10-二氢吖啶，尤其是富电子9,10-二氢吖啶N-烷基化的方法。相应地，这些方法能够如下将亲水N-磺丙基引入在吖啶鎓环中含有一个或多个烷氧基的高光产额、富电子化学发光吖啶鎓酯中：(a) 使用还原试剂将吖啶酯前体转化成相应的9,10-二氢吖啶；(b) 通过在惰性气氛下在溶剂中搅拌这两种组分，用三氟甲磺酸磺丙酯将9,10-二氢吖啶酯N-烷基化，其中磺酸酯含有酸不稳定的保护基；(c) 带有受保护的磺酸酯的N-磺丙基9,10-二氢吖啶氧化成N-磺丙基吖啶鎓酯和；(d) 通过加酸水解而裂解磺酸酯保护基。9,10-二氢吖啶可具有根据式(A1)的结构：

其中“m”和“n”独立地为0-4，且“m”或“n”的至少一个大于0；

R

R

其中R

在某些实施方案中，该9,10-二氢吖啶具有式(A3)的结构：

其中Ω是O或N；

当Ω是O时R

R

其中“

“

X

R'是氢或低碳烷基（例如是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基等）。

在优选实施方案中，9,10-二氢吖啶具有式(A4)的结构：

其中R

其中R

该9,10-二氢吖啶也可具有式(A8)的结构：

其中R

在一些实施方案中，R

其中R在每次出现时独立地为氢或C

R

在一些实施方案中，可通过将相应的吖啶还原以制造9,10-二氢吖啶。例如，可将具有下列结构的吖啶还原

以形成具有式(A1)的结构的9,10-二氢吖啶。可将类似的相应吖啶还原以形成具有式(A1)-(A8)的结构的9,10-二氢吖啶。在一个实施方案中，吖啶酯具有式：

其中R

R

R在每次出现时独立地为任选被1-20个杂原子（例如O、S、N、P、F、Cl、Br、I）取代的C

在N-烷基化之前用于将吖啶转化成9,10-二氢吖啶的优选还原试剂是选自甲基吡啶-硼烷、硼氢化钠、硼氢化锂、硼氢化钾、氰基硼氢化钠或氰基硼氢化钾的氢化物还原剂。或者，在选自炭载钯或炭载铂的金属催化剂上的催化氢化可用于该还原。

N-烷基化9,10-二氢吖啶可具有根据式(NA1)的结构：

其中R

R

–R

G是酸不稳定的保护基。这些中间化合物可用于合成化学发光吖啶鎓化合物。R

在9,10-二氢吖啶的N-烷基化后，可将N-烷基化9,10-二氢吖啶还原成受保护的N-烷基吖啶鎓化合物。在一些实施方案中，受保护的N-烷基吖啶鎓具有结构：

其中“m”和“n”独立地为0-4，且“m”或“n”的至少一个大于0；

R

R

–R

G是酸不稳定的保护基。

N-烷基9,10-二氢吖啶的氧化反应可用于生产吖啶鎓化合物。在一些实施方案中，在空气环境中发生该氧化。在另一些实施方案中，N-烷基化9,10-二氢吖啶的氧化可用分子氧或DDQ（2,3-二氯-5,6-二氰苯醌）实现。在大多数实施方案中，受保护的N-烷基吖啶鎓可随后使用裂解反应脱保护。但是，在另一些实施方案中，在N-烷基9,10-二氢吖啶的氧化前将磺酸酯脱保护。通常，受保护的磺酸酯保护基的裂解反应在与N-烷基吖啶鎓反应物相容的酸中发生。在一些实施方案中，该酸是选自盐酸、氢溴酸、硫酸、苯磺酸、对甲苯磺酸（p-TSA）、甲磺酸、乙磺酸、三氟甲磺酸（TFMSA）、三氟乙酸（TFA）、三氯乙酸（TCA）、二氯乙酸（DCA）、氯乙酸、甲酸和乙酸的布朗斯台德酸。在一些实施方案中，该酸可以是路易斯酸或硅化合物或两种或更多种这样的酸和/或硅化合物的组合。该酸可选自三氟化硼、三氯化硼、三溴化硼、氯化铝、氯化锡、氯化钛、四氯化硅、氯三甲基硅烷Me

用于任何反应（例如还原、N-烷基化、氧化、保护基的裂解或其组合）的优选溶剂是常见的有机溶剂，如二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲苯等。在一些实施方案中，N-烷基化在无水二氯甲烷中在惰性气氛（例如氩气）下在室温下发生。

提供了合成N-烷基化吖啶鎓的方法，其可包括：

(a) 将吖啶化合物还原以将所述吖啶化合物转化成9,10-二氢吖啶；

(b) 根据权利要求1-24任一项的方法将所述9,10-二氢吖啶N-烷基化以产生N-烷基9,10-二氢吖啶；和

(c) 将所述N-烷基9,10-二氢吖啶氧化以将所述N-烷基9,10-二氢吖啶转化成所述吖啶鎓。

在一些实施方案中，该方法进一步包括裂解所述酸不稳定的保护基。在一些实施方案中，在所述N-烷基化步骤后通过加酸水解而从吖啶鎓上裂解酸不稳定的保护基（即，产生未受保护的N-烷基吖啶鎓）。在大多数实施方案中，可在氧化步骤后进行裂解。

在一些实施方案中，合成化学发光吖啶鎓化合物的方法包括：

(a) 将具有下列结构的吖啶化合物还原：

以产生具有下列结构的9,10-二氢吖啶：

(b) 使所述9,10-二氢吖啶与具有下列结构的第一受保护的三氟甲磺酸酯钠化合物反应：

以产生具有下列结构的N-烷基9,10-二氢吖啶：

(c) 将所述N-烷基9,10-二氢吖啶氧化以产生具有下列结构的N-烷基吖啶鎓：

其中“m”和“n”独立地为0-4，且“m”或“n”的至少一个大于0；

R

R

–R

G是酸不稳定的保护基。

在一些实施方案中，吖啶具有结构

并且所述方法进一步包括使在所述还原步骤前的所述吖啶与具有下列结构的在所述吖啶还原前的第二受保护的磺酸酯-三氟甲磺酸酯反应

以产生具有下列结构的吖啶

这些方法可产生具有下列结构的N-烷基吖啶鎓：

其中N-烷基化官能团上的保护基可与O-烷基化官能团上的保护基相同或不同。

在一些实施方案中，可脱除酸不稳定的保护基以产生具有下列结构的吖啶鎓化合物：

实施例

下列实施例例示许多代表性的9,10-二氢吖啶和吖啶鎓化合物的合成。因此，实施例意在举例说明而非限制本公开。可与本文所述的方法结合使用常规方法合成没有具体例举的其它化合物。

下列实施例描述了使用本发明的方法合成化合物5、6和7。这些化合物是吖啶鎓酯1-4的先进前体。

实施例1: 化合物5的合成

使用文献程序（Pauff和Miller,

实施例2: 化合物6的合成

实施例3: 化合物7的合成

用碘化物a（127毫克，2.5当量）的MeCN溶液（10毫升）处理化合物viii（US 7,309,615，以全文和特别与吖啶鎓酯和它们的合成相关地经此引用并入本文）（50毫克，0.12毫摩尔）、无水碳酸钾（36毫克，2.2当量）、18-冠醚-6（1,4,7,10,13,16-六氧杂环十八烷）（70毫克，2.2当量）的混合物。该反应在油浴中在85℃下加热。在3小时后最初深红色溶液褪成浅棕色。如上所述的HPLC分析显示形成主要产物，其在28分钟洗脱。将该反应冷却到室温并在减压下浓缩。类似规模但没有加入冠醚的反应提供类似的反应状况（reaction profile）但产物形成要求加热6小时。合并来自这两个反应的粗产物并通过在二氧化硅上使用乙酸乙酯/己烷的混合物的快速色谱法提纯。产量 = 0.1 g (42%)。观察到MALDI TOF MS 1006.4。

本文中引用的所有参考文献，包括专利申请和出版物出于各种目的经此引用并入本文，就像各个出版物或专利或专利申请明确地逐一被指明出于各种目的全文经此引用并入本文。如本领域技术人员显而易见，可作出本发明的许多修改和变动而不背离其精神和范围。本文中描述的具体实施方案仅作为实例提供，并且本发明仅受所附权利要求书的条款以及这些权利要求享有的等同方案的完整范围限制。