無溶劑一鍋法合成新型8-芳基-7，8-二氫-［1，3］二氧戊環(huán)并［4，5-g］喹啉-6(5H)- 酮類化合物

吳曉霞

(南京曉莊學院生物化工與環(huán)境工程學院，江蘇南京 211171)

2-喹啉酮類化合物是一類重要的天然產物，具有良好的生物活性［1－2］，如抗癌、抗菌、抗病毒、抗骨質疏松和治療心血管等［3－7］。其合成方法受到研究人員的廣泛關注［8－10］?，F有方法雖然產率較高，但存在原料昂貴、反應復雜、反應時間長和毒性大等缺陷。

為簡化反應流程，減少環(huán)境污染，本文采用微波輔助，經三組分［3，4-亞甲二氧基苯胺(1)，2，2-二甲基-1，3-二氧六環(huán)-4，6-二酮(3)和取代芳醛(2a～2j)］無溶劑一鍋法［11］合成了10個新型的8-芳基-7，8-二氫-［1，3］二氧戊環(huán)并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮類化合物(4a ～4j，Scheme 1)，產率75.7% ～ 83.5%，其結構經1H NMR，FT-IR，ESI-MS和元素分析表征。以4a為例，對合成4a～4j的反應條件進行了優(yōu)化。合成4a的最佳反應條件為:1 2 mmol，r［n(1)∶n(2a)∶n(3)=1 ∶1 ∶1］，于50 ℃ /450 W 反應15 min。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

XT-4型熔點儀(溫度未校正);AM 5600-300 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標);Nicolet 5700型傅立葉紅外光譜儀(KBr壓片);Finnigan LCQ型液質聯用儀;PE 2400型元素分析儀;CEM-Discover型微波合成儀。

Scheme 1

1，2a～2j和3，分析純，百靈威試劑;其余所用試劑均為分析純。

1.2 4a～4j的合成通法

在反應瓶中加入1 0.264 g(2 mmol)，2a～2j 2 mmol和3 0.3 g(2 mmol)，攪拌使其混合均勻;轉移至微波反應儀內，于50℃/450 W反應15 min。冷卻至室溫，放置0.5 h后經硅膠柱層析［洗脫劑:V(正己烷)∶V(乙酸乙酯)=2∶1］純化得淡棕色固體4a，4b和棕色固體4c～4j。

8-(2-羥基苯基)-7，8-二氫-［1，3］二氧雜環(huán)戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4a):產率77.6%，m.p.217 ℃ ～ 219 ℃;1H NMR δ:2.92 ～ 2.97(m，2H，7-H)，4.55(t，1H，8-H)，5.39(s，1H，OH)，6.11(s，2H，OCH2)，6.35(s，1H，ArH)，6.61(s，1H，ArH)，7.14 ～7.28(m，4H，ArH)，8.28(s，1H，NH);FT-IR ν:3 317，3 167，2 891，1 689，1 589，1 315，1 254，1 180，932 cm－1;ESI-MS m/z:283［M+］;Anal.calcd for C13H13NO4:C 67.84，H 4.63，N 4.94;found C 67.95，H 4.55，N 4.88。

8-(2-氟苯基)-7，8-二氫-［1，3］二氧雜環(huán)戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4b):產率 80.7%，m.p.195 ℃ ～ 197 ℃;1H NMR δ:2.91 ～ 2.98(m，2H，7-H)，4.51(t，1H，8-H)，6.09(s，2H，OCH2)，6.30(s，1H，ArH)，6.55(s，1H，ArH)，7.11 ～7.25(m，4H，ArH)，8.31(s，1H，NH);FT-IR ν:3 202，3 061，2 853，1 682，1 517，1 335，1 154，980 cm－1;ESI-MS m/z:285［M+］;Anal.calcd for C16H12NO3F:C 67.36，H 4.24，N 4.91;found C 67.42，H 4.21，N 4.97。

8-(2-氯苯基)-7，8-二氫-［1，3］二氧雜環(huán)戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4c):產率 84.7%，m.p.200 ℃ ～ 202 ℃;1H NMR δ:2.90 ～ 2.98(m，2H，7-H)，4.58(t，1H，8-H)，6.07(s，2H，OCH2)，6.32(s，1H，ArH)，6.51(s，1H，ArH)，7.17 ～7.32(m，4H，ArH)，8.25(s，1H，NH);FT-IR ν:3 198，3 043，2 793，1 671，1 495，1 317，1 182，991 cm－1;ESI-MS m/z:301［M+］;Anal.calcd for C16H12NO3Cl:C 63.69，H 4.01，N 4.64;found C 63.82，H 4.07，N 4.79。

8-(2-溴苯基)-7，8-二氫-［1，3］二氧雜環(huán)戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4d):產率 76.8%，m.p.208 ℃ ～ 210 ℃;1H NMR δ:2.93 ～ 2.99(m，2H，7-H)，4.58(t，1H，8-H)，6.07(s，2H，OCH2)，6.35(s，1H，ArH)，6.57(s，1H，ArH)，7.23 ～7.41(m，4H，ArH)，8.22(s，1H，NH);FT-IR ν:3 241，3 075，2 819，1 659，1 503，1 379，1 209，1 096，934 cm－1;ESI-MS m/z:345［M+］;Anal.calcd for C16H12NO3Br:C 55.51，H 3.49，N 4.05;found C 55.60，H 3.44，N 4.01。

8-(4-叔丁基苯基)-7，8-二氫-［1，3］二氧雜環(huán)戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4e):產率75.9%，m.p.221 ℃ ～ 223 ℃;1H NMR δ:2.28(s，9H，CH3in But)，2.93 ～3.01(m，2H，7-H)，4.56(t，1H，8-H)，6.17(s，2H，OCH2)，6.33(s，1H，ArH)，6.58(s，1H，ArH)，7.28 ～7.37(m，4H，ArH)，8.38(s，1H，NH);FT-IR ν:3 207，3 007，2 847，1 679，1 564，1 327，1 174，932，878 cm－1;ESI-MS m/z:323［M+］;Anal.calcd for C20H21NO3:C 74.28，H 6.55，N 4.33;found C 74.41，H 6.49，N 4.28。

8-(2，4-二氟苯基)-7，8-二氫-［1，3］二氧雜環(huán)戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4f):產率77.6%，m.p.232 ℃ ～ 234 ℃;1H NMR δ:2.88 ～3.03(m，2H，7-H)，4.50(t，1H，8-H)，6.12(s，2H，OCH2)，6.48(s，1H，ArH)，6.61(s，1H，ArH)，6.74 ～7.18(m，3H，ArH)，8.69(s，1H，NH);FT-IR ν:3 306，3 048，2 926，1 661，1 553，1 408，1 352，1 189，1 063，985，834 cm－1;ESI-MS m/z:303［M+］;Anal.calcd for C16H11NO3F2:C 63.37，H 3.66，N 4.62;found C 63.25，H 3.65，N 4.69。

8-(2，4-二氯苯基)-7，8-二氫-［1，3］二氧雜環(huán)戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4g):產率79.1%，m.p.253 ℃ ～ 255 ℃;1H NMR δ:2.88 ～3.01(m，2H，7-H)，4.52(t，1H，8-H)，6.09(s，2H，OCH2)，6.44(s，1H，ArH)，6.62(s，1H，ArH)，6.85 ～7.29(m，3H，ArH)，8.61(s，1H，NH);FT-IR ν:3 327，3 105，2 918，1 667，1 541，1 448，1 312，1 217，1 186，1 074，934，871 cm－1;ESI-MS m/z:335［M+］;Anal.calcd for C16H112NO3Cl2:C 57.16，H 3.31，N 4.17;found C 57.27，H 3.35，N 4.24。

8-(2-氨基苯基)-7，8-二氫-［1，3］二氧雜環(huán)戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4h):產率83.3%，m.p.207 ℃ ～ 209 ℃;1H NMR δ:2.93 ～ 3.05(m，2H，7-H)，4.65(t，1H，8-H)，5.32(s，2H，NH2)，6.05(s，2H，OCH2)，6.22(s，1H，ArH)，6.49(s，1H，ArH)，7.28 ～7.39(m，4H，ArH)，8.32(s，1H，NH);FT-IR ν:3 217，3 174，2 793，1 672，1 369，1 180，932 cm－1;ESI-MS m/z:282［M+］;Anal.calcd for C16H14N2O3:C 68.07，H 5.01，N 9.92;found C 68.19，H 5.07，N 9.86。

8-(2-甲氧基苯基)-7，8-二氫-［1，3］二氧雜環(huán)戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4i):產率79.1%，m.p.223 ℃ ～ 225 ℃;1H NMR δ:2.85～ 2.96(m，2H，7-H)，3.83(s，3H，OCH3)，4.61(t，1H，8-H)，6.02(s，2H，OCH2)，6.37(s，1H，ArH)，6.49(s，1H，ArH)，7.21 ～7.38(m，4H，ArH)，8.51(s，1H，NH);FT-IR ν:3 323，3 126，2 845，1 666，1 283，1 084，957，881，803;ESI-MS m/z:297［M+］;Anal.calcd for C17H15NO4:C 68.68，H 5.09，N 4.71;found C 68.59，H 5.14，N 4.77。

8-(4-甲基苯基)-7，8-二氫-［1，3］二氧雜環(huán)戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4j):產率 80.1%，m.p.204 ℃ ～206 ℃;1H NMR δ:2.03(s，3H，CH3)，2.89 ～2.98(m，2H，7-H)，4.56(t，1H，8-H)，6.13(s，2H，OCH2)，6.29(s，1H，ArH)，6.51(s，1H，ArH)，7.37 ～7.51(m，4H，ArH)，8.23(s，1H，NH);FT-IR ν:3 257，3 195，2 790，1 673，1 244，1 125，913，848 cm－1;ESI-MS m/z:281［M+］;Anal.calcd for C17H15NO3:C 72.58，H 5.37，N 4.98;found C 72.65，H 5.31，N 4.95。

2 結果與討論

2.1 合成

以4a的合成為例，考察了反應時間，反應溫度，溶劑和反應方式對4a產率的影響，尋找最佳反應條件。

(1)反應時間

1 2 mmol，r［n(1)∶n(2a)∶n(3)=1 ∶1 ∶1］，反應溫度50℃，其余反應條件同1.2，考察反應時間對4a產率的影響，結果見表1。

表1 反應時間對4a產率的影響*Table 1 Effect of reaction time on yield of 4a

由表1可見，反應時間為5 min時，4a產率較低(12.1%);反應時間延長至15 min，產率最高(77.3%);繼續(xù)延長反應時間，產率反而降低，其可能原因在于:反應時間太長，副反應增加，產率降低。因此，最佳反應時間為15 min。

(2)反應溫度

1 2 mmol，r=1 ∶1 ∶1，反應時間15 min，其余反應條件同2.1(1)，考察反應溫度對4a產率的影響，結果見表2。

表2 反應溫度對4a產率的影響*Table 2 Effect of reaction temperature on yield of 4a

由表2可見，隨著反應溫度升高，4a產率逐漸提高;當反應溫度為 50℃時，產率最高(77.1%);繼續(xù)升高溫度，產率反而下降。其可能原因也在于溫度過高，副反應增加。因此，最佳反應溫度為50℃。

(3)溶劑和反應方式

1 2 mmol，r=1 ∶1 ∶1，于50 ℃反應15 min，其余反應條件同2.1(1)，考察溶劑和反應方式對4a產率的影響，結果見表3。

表3 溶劑和反應方式對4a產率的影響*Table 3 Effect of solvents and reaction methods on yield of 4a

由表3可見，有溶劑存在時，無論是回流反應還是微波反應，4a產率均低于無溶劑微波反應。其可能原因在于:無溶劑條件下可產生底物局部高濃度，使產率提高。

綜上所述，合成4a的最佳反應條件為:1 2 mmol，r［n(1)∶n(2a)∶n(3)=1 ∶1 ∶1］，于 50℃/450 W反應15 min。

2.2 反應機理

根據實驗結果，提出了4a～4j可能的合成機理(Scheme 2)。

Scheme 2

由Scheme 2可見，2和3經Knoevenagel縮合反應生成5;5經分子內縮合得6;6和1經Michael加成反應得7;7依次經環(huán)化、脫水和氧化反應，合成4a ～4j。

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