无溶剂一锅法合成新型8-芳基-7，8-二氢-［1，3］二氧戊环并［4，5-g］喹啉-6(5H)- 酮类化合物

吴晓霞

(南京晓庄学院生物化工与环境工程学院，江苏南京 211171)

2-喹啉酮类化合物是一类重要的天然产物，具有良好的生物活性［1－2］，如抗癌、抗菌、抗病毒、抗骨质疏松和治疗心血管等［3－7］。其合成方法受到研究人员的广泛关注［8－10］。现有方法虽然产率较高，但存在原料昂贵、反应复杂、反应时间长和毒性大等缺陷。

为简化反应流程，减少环境污染，本文采用微波辅助，经三组分［3，4-亚甲二氧基苯胺(1)，2，2-二甲基-1，3-二氧六环-4，6-二酮(3)和取代芳醛(2a～2j)］无溶剂一锅法［11］合成了10个新型的8-芳基-7，8-二氢-［1，3］二氧戊环并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮类化合物(4a ～4j，Scheme 1)，产率75.7% ～ 83.5%，其结构经1H NMR，FT-IR，ESI-MS和元素分析表征。以4a为例，对合成4a～4j的反应条件进行了优化。合成4a的最佳反应条件为:1 2 mmol，r［n(1)∶n(2a)∶n(3)=1 ∶1 ∶1］，于50 ℃ /450 W 反应15 min。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

XT-4型熔点仪(温度未校正);AM 5600-300 MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标);Nicolet 5700型傅立叶红外光谱仪(KBr压片);Finnigan LCQ型液质联用仪;PE 2400型元素分析仪;CEM-Discover型微波合成仪。

Scheme 1

1，2a～2j和3，分析纯，百灵威试剂;其余所用试剂均为分析纯。

1.2 4a～4j的合成通法

在反应瓶中加入1 0.264 g(2 mmol)，2a～2j 2 mmol和3 0.3 g(2 mmol)，搅拌使其混合均匀;转移至微波反应仪内，于50℃/450 W反应15 min。冷却至室温，放置0.5 h后经硅胶柱层析［洗脱剂:V(正己烷)∶V(乙酸乙酯)=2∶1］纯化得淡棕色固体4a，4b和棕色固体4c～4j。

8-(2-羟基苯基)-7，8-二氢-［1，3］二氧杂环戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4a):产率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)-7，8-二氢-［1，3］二氧杂环戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4b):产率 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)-7，8-二氢-［1，3］二氧杂环戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4c):产率 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)-7，8-二氢-［1，3］二氧杂环戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4d):产率 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)-7，8-二氢-［1，3］二氧杂环戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4e):产率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)-7，8-二氢-［1，3］二氧杂环戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4f):产率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)-7，8-二氢-［1，3］二氧杂环戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4g):产率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)-7，8-二氢-［1，3］二氧杂环戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4h):产率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)-7，8-二氢-［1，3］二氧杂环戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4i):产率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)-7，8-二氢-［1，3］二氧杂环戊烯并［4，5-g］喹啉-6(5H)-酮(4j):产率 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 结果与讨论

2.1 合成

以4a的合成为例，考察了反应时间，反应温度，溶剂和反应方式对4a产率的影响，寻找最佳反应条件。

(1)反应时间

1 2 mmol，r［n(1)∶n(2a)∶n(3)=1 ∶1 ∶1］，反应温度50℃，其余反应条件同1.2，考察反应时间对4a产率的影响，结果见表1。

表1 反应时间对4a产率的影响*Table 1 Effect of reaction time on yield of 4a

由表1可见，反应时间为5 min时，4a产率较低(12.1%);反应时间延长至15 min，产率最高(77.3%);继续延长反应时间，产率反而降低，其可能原因在于:反应时间太长，副反应增加，产率降低。因此，最佳反应时间为15 min。

(2)反应温度

1 2 mmol，r=1 ∶1 ∶1，反应时间15 min，其余反应条件同2.1(1)，考察反应温度对4a产率的影响，结果见表2。

表2 反应温度对4a产率的影响*Table 2 Effect of reaction temperature on yield of 4a

由表2可见，随着反应温度升高，4a产率逐渐提高;当反应温度为 50℃时，产率最高(77.1%);继续升高温度，产率反而下降。其可能原因也在于温度过高，副反应增加。因此，最佳反应温度为50℃。

(3)溶剂和反应方式

1 2 mmol，r=1 ∶1 ∶1，于50 ℃反应15 min，其余反应条件同2.1(1)，考察溶剂和反应方式对4a产率的影响，结果见表3。

表3 溶剂和反应方式对4a产率的影响*Table 3 Effect of solvents and reaction methods on yield of 4a

由表3可见，有溶剂存在时，无论是回流反应还是微波反应，4a产率均低于无溶剂微波反应。其可能原因在于:无溶剂条件下可产生底物局部高浓度，使产率提高。

综上所述，合成4a的最佳反应条件为:1 2 mmol，r［n(1)∶n(2a)∶n(3)=1 ∶1 ∶1］，于 50℃/450 W反应15 min。

2.2 反应机理

根据实验结果，提出了4a～4j可能的合成机理(Scheme 2)。

Scheme 2

由Scheme 2可见，2和3经Knoevenagel缩合反应生成5;5经分子内缩合得6;6和1经Michael加成反应得7;7依次经环化、脱水和氧化反应，合成4a ～4j。

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