非手性烟酸介导的吡咯乙啶衍生物的无金属一锅合成

《Tetrahedron》：Metal-free One-pot Synthesis of Pyrroloacridine Derivatives Mediated by Achiral Nicotinic Acid

通过烟酸催化的一锅法缩合反应，成功合成了多种吡咯喹啉酮衍生物，并验证了化合物4在光照下实现C(sp3)-H键的空气氧化活化。该方法操作简便、环境友好且产物种类丰富。

　　

Izarul Islam|Pran Gopal Karmaker|Md. Mominuddin|Md. Mohinuddin|Pijush Kanti Roy|Harendra Nath Roy

拉杰沙希大学化学系，孟加拉国拉杰沙希-6205

摘要：

我们开发了一种操作简便的级联反应，通过在一锅条件下将二甲基酮、胺和异阿丁酮在甲苯溶剂中缩合，制备出多种吡咯并吖啶衍生物。经过多次实验，发现烟酸是这种一锅反应的有效催化剂。此外，通过简单的试管实验发现，在阳光下，化合物4中的C(sp3)-H基团能够被空气氧化为>C=O基团。

引言

含氮杂环化合物在现代化学的多个领域中普遍存在，如合成有机化学、生物有机化学、生物无机化学和药物化学。¹这些化合物的有效成分通常被认为是氮杂环化合物。其中，吖啶是融合杂环的典型例子，最早由Caro和Graebe于1870年从煤焦油中分离出来。²文献报道表明，含有吖啶结构的生物碱（无论是合成的还是从天然来源提取的）具有广泛的生物活性。此外，含有吡咯单元的化合物也表现出显著的治疗特性，包括环氧化酶-2（COX）抑制剂和促性腺激素释放激素（GnRH）受体拮抗剂等。^{3, 4, 5}吖啶和吡咯单元的结合显著增强了多种生物活性，如抗菌、⁶抗真菌、⁷抗病毒、⁸抗炎、⁹抗肿瘤、¹⁰抗癌、^{12, 13}抗疟疾等。最近，这种组合核心单元也被研究作为光电子学领域的潜在成分。¹⁵由于吡咯并吖啶独特的生物效应，这些分子引起了化学家的广泛关注和研究。¹⁶此外，吖啶核与其他杂环取代后形成的化合物具有重要的药理和天然特性，这很可能是因为吡咯并吖啶能够通过π-π相互作用与DNA结合。¹⁷基于吡咯并吖啶的荧光特性，如今利用它们制造染料和用于检测生物分子的生物探针变得越来越重要。¹⁸为了展示这些组合核心单元的特性，下面重点介绍了三种具有生物意义的化合物（图1）。

目前，已经开发出多种方法利用[HMIm]HSO₄²³、AcOH酸²⁴、L-脯氨酸²⁵、SSSA²⁶、B(HSO₄)₃²⁷、AgNPs/rGO⁵、美格鲁明²⁸、乳酸²⁹、双氨基三胺³⁰、水杨酸³¹、Gd-B₂W₂₂³²和抗坏血酸³³等催化剂来制备吡咯并吖啶衍生物。尽管这些方法有一定的优势，但也存在一些缺点，如催化剂制备过程繁琐、使用有毒金属催化剂、衍生物种类有限、反应条件苛刻、催化剂用量大、无溶剂反应中产物易炭化以及产物分离过程复杂。据我们所知，只有少数有机催化剂被有效应用于吡咯并吖啶的高难度合成中。然而，有机催化剂具有对空气和湿气不敏感、易获得且可生物降解的优点。为了解决当前的环境问题（如减少溶剂消耗和控制副产物），有必要改进合成条件，以实现更高的产率和更广泛的取代基组合。

在先前的研究中^{34, 35, 36, 37, 38}发现某些小分子在缩合三种或四种组分时表现出很高的效率，从而获得高产率。在这项工作中，我们利用这些小分子，报道了烟酸在缩合二甲基酮、胺和异阿丁酮以制备多种吡咯并吖啶衍生物方面的优异催化活性。

结果与讨论

在介绍主要工作之前，我们想简要介绍一些有机化学家所做的努力。毫无疑问，所有这些方法都有其自身的优势，并且被认为优于其他方法。在本文中，我们主要关注了有机催化剂，因为它们具有出色的效率和优越性，这些优势已有充分的文献记录。下面重点介绍了一些使用有机催化剂的文献（方案1）。

结论

通过烟酸催化异阿丁酮、二甲基酮和胺的级联缩合，当前制备二氢吡咯[2,3,4-kl]吖啶-1(2H-酮衍生物的方法提供了一种高效且显著改进的合成技术。该方法的简单性和一步操作性允许在芳香胺和异阿丁酮中使用广泛的取代基，而大多数其他方法需要多个步骤。这种方法为合成各种

一般信息

反应的进展通过薄层色谱（TLC）和紫外光（254和365 nm）检测进行监测。熔点在毛细管熔点仪上测定，并与文献值进行了比对。固体样品的红外光谱（IR）在FT-IR 8400 Perkin-Elmer 883光栅光谱仪上使用KBr颗粒记录。¹氢核（^1H）和碳核（^13C）核磁共振谱在AC-Bruker 400 MHz NMR仪器上使用CDCl₃和TMS作为内标进行测定。

CRediT作者贡献声明

Harendra Nath Roy：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，资源提供，方法设计，概念构思。Pijush Kanti Roy：撰写 – 审稿与编辑，项目管理，资金获取。Md. Mohinuddin：撰写 – 审稿与编辑，数据分析。Md. Mominuddin：撰写 – 审稿与编辑，实验研究。Pran Gopal Karmaker：撰写 – 审稿与编辑，数据分析，数据管理。Izarul Islam：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿。

未引用参考文献

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利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。