超声促进2-磺酰基氮杂环化合物的合成研究

引用本文: 兰立新, 肖洁, 肖怀秋, 易卫国. 超声促进2-磺酰基氮杂环化合物的合成研究[J]. 有机化学, 2018, 38(2): 492-497. doi: 10.6023/cjoc201707029 shu

Citation: Lan Lixin, Xiao Jie, Xiao Huaiqiu, Yi Weiguo. Ultrasonic-Assisted Synthesis of 2-Sulfonyl Nitrogen Heterocyclic Compounds[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2018, 38(2): 492-497. doi: 10.6023/cjoc201707029 shu

超声促进2-磺酰基氮杂环化合物的合成研究

湖南化工职业技术学院株洲 412004

通讯作者: 易卫国, wgyi_hunan@126.com

基金项目:

湖南省教育厅科学研究（No.15C0464）资助项目

摘要: 探索了一种超声促进合成2-磺酰基氮杂环化合物的反应.以氮杂环氮氧化物和亚磺酸为原料，以三吡咯烷基溴化鏻六氟磷酸盐（PyBroP）为催化剂，室温下超声反应1.0 h，能够以良好的收率得到2-磺酰基氮杂环化合物.该反应具有底物适用性好，反应时间短，反应产率高等优点，为高效合成2-磺酰基氮杂环化合物及其衍生物提供了一种新的途径.

关键词:

English

Ultrasonic-Assisted Synthesis of 2-Sulfonyl Nitrogen Heterocyclic Compounds

Hunan Chemical Vocational Technology College, Zhuzhou 412004

Corresponding author: Yi, Weiguo, E-mail: wgyi_hunan@126.com

Received Date: 25 July 2017
Revised Date: 16 October 2017
Available Online: 25 February 2018
Fund Project:

Project supported by the Scientific Research Fund of Hunan Provincial Education Department (No. 15C0464)

Abstract: A facile and convenient ultrasonic-assisted method for the synthesis of 2-sulfonyl nitrogen heterocyclics has been developed. Using bromo-tris-pyrrolidino-phosphonium hexafluorophosphate (PyBroP) as catalyst, the reactions were carried out under ultrasound irradiation condition at room temperature for 1.0 h, and the 2-sulfonyl nitrogen heterocyclics were obtained in good yields with nitrogen heterocyclic N-oxides and sulfinic acid as raw materials. The reaction has the advantages of good substrate suitability, short reaction times and high yields, which provides a efficient approach for the synthesis of 2-sulfonyl nitrogen heterocyclics and their derivatives.

Key words:

碳-硫键结构广泛存在于天然产物及药物分子中, 特别是抗疟疾药物和抗菌药物^[1].因此, 寻找简单高效的方法构建碳-硫键具有重要的研究意义.与传统的硫醇或二硫醚等含硫试剂通过偶联反应、取代反应以及加成反应等方法相比, 采用碳-氢键官能团化在结构中构筑碳-硫键具有显著的底物适用性及步骤经济性等优点^[2].近年来, 许多简单、高效的基于碳-氢键官能团化构建碳-硫键的成果被报道^[3~7], 但在芳环及杂芳环结构中区域选择性地构建碳-硫键依然是一个难题.通过诱导基实现区域选择性是个很好的解决方法.作为近年来的研究热点, 氮氧诱导基具有多个优点: (1)它可以作为内置氧化剂, 从而避免了外加氧化剂, 减少了环境污染; (2)它作为一个极性化学键, 可以加速C—H键活化历程; (3)氮氧化合物的氧原子易转移, 从而可以构筑多种多样的C—C, C—O和C—N键^[8]. 2013年, 吴养洁小组^[9]利用碘化亚铜催化喹啉氮氧化物和磺酰氯反应直接合成2-磺酰基喹啉化合物. 2016年, 何纯莲小组^[10]报道了使用氧化剂氧化NaI原位生成亚碘酸作为活化剂, 一步合成2-磺酰基喹啉化合物.同年, 潘毅和韩建林合作^[11]发展铜催化氧化亚磺酸钠与喹啉氮氧化物反应合成2-磺酰基喹啉化合物的新方法.尽管这些方法都可以很好地合成该化合物, 但是这些反应都需要使用过量的氧化剂, 且反应需要较高的温度.因此探索一种温和高效的2-磺酰基喹啉类化合物合成新方法具有重要意义.

近年来, 随着绿色化学的发展, 开发环境友好及原子经济性高的新反应成为挑战^[12].作为遵循绿色化学理念的重要合成技术之一, 超声促进有机合成具有设备简单、无二次污染、能够显著缩短反应时间、提高反应收率等特点, 受到科研工作者深入的研究, 在环化反应^[13]、缩合反应^[14]、多组分反应^[15]等多种反应中得到广泛应用.本文报道了一种以氮杂环氮氧化物为底物, 以亚磺酸为磺酰化试剂, 三吡咯烷基溴化鏻六氟磷酸盐(PyBroP)为活化剂, 三乙胺为碱, 在超声促进下一步制备2-苯磺酰基喹啉类化合物的方法.并利用核磁共振波谱、红外光谱及质谱等手段对目标化合物进行了表征, 并讨论了活化剂、碱、溶剂和反应温度等条件对反应的影响.

1 结果与讨论

1.1 反应条件的优化

为了得到优化的反应条件, 反应以6-甲基喹啉氮氧化物(1a)和苯亚磺酸(2a)为模板反应对偶联反应进行了探索, 考察了不同磷酸盐活化剂、碱、反应温度及反应时间对该反应的影响, 具体结果如表 1所示.

表 1 反应条件优化^a Table 1. Optimization of reaction condition

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Entry	Catalyst	Base (equiv.)	Solvent	Temp/℃	Yield/%
1^b	PyBroP	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	57
2	PyBroP	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	72
3	BroP	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	51
4	PyBoP	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	—
5	BoP	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	—
6	HBTU	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	—
7	PyBroP	Et₃N (4)	CH₂Cl₂	25	78
8	PyBroP	Ph₃N (4)	CH₂Cl₂	25	44
9	PyBroP	DBU (4)	CH₂Cl₂	25	12
10	PyBroP	K₂CO₃ (4)	CH₂Cl₂	25	47
11	PyBroP	Et₃N (3)	CH₂Cl₂	25	74
12	PyBroP	Et₃N (2)	CH₂Cl₂	25	75
13	PyBroP	Et₃N (1.5)	CH₂Cl₂	25	61
14	PyBroP	Et₃N (2)	DCE	25	49
15	PyBroP	Et₃N (2)	DMF	25	6
16	PyBroP	Et₃N (2)	THF	25	84^c
17	PyBroP	Et₃N (2)	THF	45	82
18	PyBroP	Et₃N (2)	THF	65	77
^a Reaction conditions: 1a (0.1 mmol), 2a (0.15 mmol), PyBroP (0.15 mmol), base, solvent (1 mL), ultrasonic irradiation. NMR yield with diethyl phthalate as the internal reference; ^b Without ultrasound; ^c Isolated yield 81%.

在传统油浴加热条件下反应进行12 h, 获得了57%的核磁收率, 而采用超声辅助, 1 h后原料反应完全, 核磁收率72%(表 1, Entries 1, 2).可见, 超声辅助的反应条件不仅大大地缩短了反应时间, 而且提高了反应的产率, 故采用超声辅助下进行进一步的反应条件摸索.使用不同的磷酸盐活化剂, 对反应收率有着明显的影响(表 1, Entries 3~6).与模板反应采用的PyBroP相比, 当使用溴代三(二甲氨基)磷六氟磷酸盐(BroP)时反应核磁产率下降明显, 而六氟磷酸苯并三唑-1-基-氧基三吡咯烷基磷(PyBoP)、苯并三氮唑-1-基氧基三(二甲基氨基)磷鎓六氟磷酸盐(BoP)及苯并三氮唑-四甲基脲六氟磷酸盐(HBTU)不能活化本反应, 故确定PyBroP作为该条件下的最佳的反应活化剂.

进一步考察反应中的添加碱(表 1, Entries 7~10).实验结果表明, 反应中使用Ph₃N、1, 8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)和K₂CO₃等碱时, 反应的产率不够理想, 而Et₃N和i-Pr₂EtN对反应的促进作用较好, 最后选择更为廉价的Et₃N作为反应的添加碱.此外, Et₃N的用量对反应收率也有明显影响. Et₃N用量降低至2 equiv.时, 反应核磁收率基本没有变化.当继续降低Et₃N用量至1.5 equiv.时, 反应收率明显降低(表 1, Entries 11~13).

随后, 对反应的溶剂以及温度进行了进一步的优化.溶剂实验表明四氢呋喃(THF)是该催化反应的最佳溶剂(表 1, Entries 14~16).将反应置于45 ℃以及65 ℃条件下, 从实验数据可以看出, 提高反应温度后反应的核磁理论收率均会有所降低(表 1, Entries 17, 18).故认为温度为25 ℃是较为合适的反应温度.

综上所述, 确定了最优反应条件是1 equiv.的喹啉氮氧化物, 1.5 equiv.的苯亚磺酸, 1.5 equiv.的PyBroP, 2.0 equiv.的Et₃N, THF作为反应溶剂, 25 ℃超声反应1 h.

1.2 反应底物普适性考察

在获得最优反应条件后, 进一步考察反应底物的适用范围.如表 2所示, 使用喹啉氮氧化物作为反应底物时, 获得了81%的收率(表 2, Entry 1).在喹啉氮氧化物的4位、8位引入甲基, 6位引入供电子基团(甲氧基)或吸电子基团(氯、溴)时, 都能以良好的收率获得相应的2-苯磺酰基喹啉产物(表 2, Entries 2~6).将反应物换成吡啶氮氧化物、异喹啉氮氧化物时, 反应均可以获得顺利进行(表 2, Entries 7~9).此外, 考察了不同取代基的苯亚磺酸对本反应的适用性, 由实验结果可知, 取代基是甲基、甲氧基, 还是氯、乙酰基, 反应均获得良好的收率(表 2, Entries 10~14).进一步考察反应底物适用性, 使用吡啶基亚磺酸及十二烷基亚磺酸时, 反应分别获得49%, 65%的收率(表 2, Entries 15, 16).

表 2 反应的底物范围^a Table 2. Scope of the reaction

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Entry	Product	Yield/%	Entry	Product	Yield/%	Entry	Product	Yield/%
1		81	2		83	3		74
4		70	5		75	6		80
7		69	8		72	9		73
10		81	11		75	12		76
13		73	14		72	15		49
16		65
^a Reaction conditions: 1 (0.3 mmol), 2 (0.45 mmol), PyBroP (0.45 mmol), Et₃N (0.60 mmol), solvent (3 mL), ultrasonic irradiation, 1 h; isolated yield.

1.3 反应过程推测

为了更加深入地了解反应过程, 进行了对照实验(Eqs. 1, 2).在反应标准条件下, 向反应中分别加入自由基捕获剂2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)及2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT), 反应进行良好, 可知反应不是自由基历程.在上述实验结果的基础上, 参考文献报道^[16~18], 提出了一种可能的反应机理.如Scheme 1所示, 首先亚磺酸2通过电离形成磺酰离子中间体Ⅱ, 而喹啉氮氧化物1亲核进攻磷盐PyBroP形成中间体Ⅲ, 随后在三乙胺的存在下磺酰离子中间体Ⅱ选择性进攻中间体Ⅲ的2位形成中间体Ⅳ, 中间体Ⅳ进一步脱去质子得到2-磺酰基氮杂环化合物3, 同时释放出三吡咯烷氧膦.

图Scheme 1 推测的反应过程 Scheme1. Speculation of reaction mechanism

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2 结论

本文发展了一种通过磷酸盐活化氮杂环氧化物, 超声促进高效合成2-磺酰基氮杂环化合物的新方法.研究结果表明:在超声促进下, 以三乙胺作碱, 以亚磺酸为磺酰化试剂, 氮杂环氧化物能够以中等到良好的反应产率一步制备2-磺酰基氮杂环化合物.该反应具有广泛的反应底物适用性, 为高效合成含有芳基磺酰类复杂化合物提供了一种新的途径.

3 实验部分

3.1 仪器与试剂

¹H NMR (TMS内标)和¹³C NMR (TMS内标)使用Brucker ARX 400型核磁共振仪测定; 红外光谱用岛津仪器公司FD-5DX测定(波数单位是cm^-1); 质谱用Thermo-Finnigan LCQ-Advantage型质谱仪(美国)测定, 测定模式为Ion source: APCI(大气压化学电离, 正离子模式); 熔点使用上海光学仪器厂SGWX-4型显微熔点仪, 使用时未校正; 超声使用天津奥特赛恩斯仪器有限公司AS30600BD型超声波清洗机.所有药品和试剂均为分析纯, 购自上海国药试剂公司.

3.2 实验方法

喹啉氮氧化物1参考文献[19]的方法的合成; 芳基亚磺酸化合物2参考文献[20]的方法的合成.

反应条件优化:在5 mL反应瓶中, 依次加入6-甲基喹啉氮氧化物(0.10 mmol)、苯亚磺酸(0.15 mmol)、磷酸盐(0.15 mmol)、碱及溶剂(1 mL), 置于超声清洗仪中反应, 超声频率40 KHz, 薄层色谱(TLC)监测反应进程.反应完毕后, 向反应混合物中加入内标(邻苯二甲酸二乙酯).减压除去溶剂, 残余物用氘代氯仿溶解, 使用核磁氢谱计算核磁理论收率.

合成2-磺酰基氮杂环化合物3: 在10 mL反应瓶中, 依次加入喹啉氮氧化物(0.3 mmol)、芳基亚磺酸(0.45 mmol)、磷酸盐(0.45 mmol)、碱(0.60 mmol)及溶剂(2 mL), 置于超声清洗仪中反应, 超声频率40 KHz, 薄层色谱(TLC)监测反应进程.反应完毕后, 反应混合液依次使用饱和碳酸氢钠水溶液、水、饱和食盐水洗涤.有机相使用无水硫酸钠干燥后, 减压除去溶剂, 残余物用淋洗液[V(正己烷)：V(乙酸乙酯)＝5：1]通过柱层析色谱进行分离得到产物3a~3o.产物经¹H NRM, ¹³C NMR, IR, MS确定结构.

6-甲基-2-(苯磺酰基)喹啉(3a): 浅黄色固体, m.p. 151~153 ℃(文献值^[10] 150~152 ℃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 2.52 (s, 3H), 7.50 (t, J＝4.0 Hz, 2H), 7.56 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 7.58 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 8.03 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 8.11 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 8.14 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 8.23 (d, J＝4.0 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃)δ: 21.8, 117.8, 126.4, 128.9, 129.0, 130.0, 133.4, 133.6, 137.8, 139.4, 139.7, 146.1, 157.1; IR (neat) ν: 3028, 2977, 1454, 1338, 1172, 1058, 972, 605 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 283.1.

2-(苯磺酰基)喹啉(3b): 白色固体, m.p. 162~164 ℃(文献值^[21] 160~161 ℃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.44 (t, J＝6.8 Hz, 2H), 7.51 (t, J＝6.8 Hz, 1H), 7.56 (t, J＝7.2 Hz, 1H), 7.70 (t, J＝6.8 Hz, 1H), 7.79 (d, J＝6.8 Hz, 1H), 8.06 (t, J＝6.8 Hz, 3H), 8.12 (d, J＝6.8 Hz, 1H), 8.28 (d, J＝9.6 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 116.7, 126.7, 127.8, 128.0, 128.1, 128.2, 129.3, 129.9, 130.0, 132.7, 137.7, 138.1, 146.4, 157.0; IR (neat) ν: 3034, 1504, 1319, 1170, 624, 535 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 269.1.

4-甲基-2-(苯磺酰基)喹啉(3c)^[21]: 浅黄色油状液体. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 2.70 (s, 3H), 7.43 (t, J＝6.8 Hz, 2H), 7.50 (t, J＝6.8 Hz, 1H), 7.56 (t, J＝6.8 Hz, 1H), 7.66 (t, J＝6.8 Hz, 1H), 7.91 (d, J＝6.8 Hz, 1H), 7.95 (s, 1H), 8.05 (t, J＝6.8 Hz, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 18.1, 117.1, 122.8, 127.7, 127.9, 127.9, 128.0, 129.5, 130.0, 132.6, 138.2, 146.1, 146.9, 156.6; IR (neat) ν: 3041, 2968, 1507, 1348, 1162, 1099, 686, 533 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 283.1.

8-甲基-2-(苯磺酰基)喹啉(3d)^[22]: 浅黄色油状液体. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 2.56 (s, 3H), 7.54~7.39 (m, 5H), 7.59 (d, J＝6.8 Hz, 1H), 8.10 (t, J＝6.8 Hz, 3H), 8.24 (d, J＝6.8 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 17.4, 116.7, 125.5, 128.8, 128.9, 129.0, 129.4, 130.9, 133.6, 138.4, 138.8, 138.9, 146.3, 157.1; IR (neat) ν: 3023, 2965, 1497, 1311, 1129, 1072, 635, 527 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 283.1.

6-甲氧基-2-(苯磺酰基)喹啉(3e): 白色固体, m.p. 147~150 ℃(文献值^[10] 146~148 ℃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 3.85 (s, 3H), 7.00 (s, 1H), 7.33 (d, J＝6.8 Hz, 1H), 7.43 (t, J＝3.2 Hz, 2H), 7.50 (d, J＝6.8 Hz, 1H), 7.97 (d, J＝6.8 Hz, 1H), 8.05 (t, J＝6.8 Hz, 3H), 8.14 (d, J＝9.6 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃)δ: 54.7, 103.5, 117.2, 123.3, 126.7, 127.8, 128.0, 128.3, 129.4, 130.8, 132.5, 135.8, 142.6, 158.8; IR (neat)ν: 3037, 2968, 1354, 1161, 1048, 967, 626 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 299.1.

6-氯-2-(苯磺酰基)喹啉(3f): 黄色固体, m.p. 164~166 ℃(文献值^[10] 163~164 ℃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.47 (t, J＝8.0 Hz, 2H), 7.55 (t, J＝6.8 Hz, 1H), 7.64 (dd, J＝9.6, 6.8 Hz, 1H), 7.79 (d, J＝2.0 Hz, 1H), 8.02 (d, J＝6.8 Hz, 1H), 8.06 (d, J＝6.8 Hz, 2H), 8.14 (d, J＝9.6 Hz, 1H), 8.19 (d, J＝6.8 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 118.6, 126.3, 129.1, 129.2, 129.4, 131.9, 132.1, 133.9, 135.3, 137.8, 138.8, 145.8, 158.4; ¹⁹F NMR (376 MHz, CDCl₃) δ: －63.1; IR (neat) ν: 3041, 2939, 1549, 1350, 1163, 982, 619 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 303.0.

6-溴-2-(苯磺酰基)喹啉(3g)^[22]: 黄色油状液体. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.53 (t, J＝8.0 Hz, 2H), 7.59 (t, J＝8.0 Hz, 1H), 7.80 (dd, J＝8.0 Hz, 5.6 Hz, 1H), 7.98 (d, J＝12.0 Hz, 1H), 8.01 (s, 1H), 8.12 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 8.20 (d, J＝4.0 Hz, 1H), 8.26 (d, J＝8.0 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 118.6, 123.6, 129.1, 129.2, 129.7, 131.6, 133.9, 134.6, 137.7, 138.8, 145.9, 158.5; IR (neat) ν: 3021, 1551, 1329, 1153, 1044, 619 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 347.0.

2-(苯磺酰基)吡啶(3h): 棕色固体, m.p. 152~154 ℃(文献值^[21] 151~153 ℃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.18 (d, J＝3.2 Hz, 1H), 7.34 (d, J＝6.8 Hz, 3H), 7.71 (d, J＝6.8 Hz, 2H), 7.76 (t, J＝6.8 Hz, 1H), 7.96 (t, J＝6.8 Hz, 1H), 8.44 (d, J＝3.2 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 117.3, 123.6, 123.8, 127.8, 128.1, 128.2, 130.1, 137.1, 148.7; IR (neat) ν: 3025, 2957, 1356, 1107, 1058, 668, 535 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 219.0.

2-(对甲苯磺酰基)吡啶(3i): 棕色固体, m.p. 119~121 ℃(文献值^[23] 118~119 ℃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 2.66 (s, 3H), 7.48~7.59 (m, 3H), 7.69 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 8.16~8.22 (m, 3H), 8.34 (d, J＝8.8 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 17.4, 116.7, 125.5, 128.8, 129.0, 129.3, 130.8, 133.6, 138.7, 146.3; IR (neat) ν: 3021, 2960, 1348, 1214, 978, 702, 589 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 233.1.

1-(苯基磺酰基)异喹啉(3j): 白色固体, m.p. 157~159 ℃(文献值^[21] 156~158 ℃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.47 (t, J＝6.8 Hz, 2H), 7.56 (t, J＝6.8 Hz, 1H), 7.69 (t, J＝3.2 Hz, 3H), 7.81 (d, J＝3.2 Hz, 1H), 8.01 (d, J＝6.8 Hz, 2H), 8.33 (d, J＝3.2 Hz, 1H), 9.07 (d, J＝3.2 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 123.3, 124.0, 124.2, 126.5, 127.8, 128.1, 128.2, 130.1, 132.6, 136.7, 138.0, 139.5, 155.9; IR (neat) ν: 3037, 1316, 1299, 1149, 1071, 958, 609 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 269.1.

6-甲基-2-(对甲苯磺酰基)喹啉(3k)^[24]: 浅黄色油状液体. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 2.40 (s, 3H), 2.55 (s, 3H), 7.33 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 7.61 (d, J＝4.0 Hz, 2H), 8.03 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 8.07 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 8.15 (d, J＝4.0 Hz, 1H), 8.26 (d, J＝8.0 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 21.6, 21.8, 117.7, 126.4, 128.9, 129.0, 129.7, 130.0, 133.3, 136.4, 137.8, 139.6, 144.6, 146.1, 157.4; IR (neat) ν: 3032, 1361, 1128, 1019, 848, 616, 523 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 297.1.

6-甲基-2-(3-甲苯磺酰基)喹啉(3l): 浅黄色固体, m.p. 145~146 ℃(文献值^[10] 144~145 ℃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 2.39 (s, 3H), 2.53 (s, 3H), 7.36~7.40 (m, 2H), 7.55~7.60 (m, 2H), 7.90~7.93 (m, 2H), 8.06 (d, J＝8.4 Hz, 1H), 8.14 (d, J＝8.8 Hz, 1H), 8.24 (d, J＝8.4 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃)δ: 21.2, 21.7, 117.8, 126.0, 126.3, 128.9, 129.0, 129.7, 129.9, 133.3, 134.4, 137.8, 139.1, 139.2, 139.6, 146.0, 157.1; IR (neat) ν: 3017, 1355, 1115, 902, 741, 526 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 297.1.

6-甲基-2-(对甲氧基苯磺酰基)喹啉(3m)^[24]: 浅黄色油状液体. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 2.46 (s, 3H), 3.75 (s, 3H), 6.90 (d, J＝6.8 Hz, 2H), 7.52 (d, J＝6.8 Hz, 2H), 7.98 (d, J＝6.8 Hz, 3H), 8.05 (d, J＝6.8 Hz, 1H), 8.16 (d, J＝6.8 Hz, 1H), ; ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 20.7, 54.6, 113.3, 116.6, 125.3, 127.8, 128.9, 129.6, 130.1, 132.2, 136.7, 138.4, 145.0, 156.6, 162.7; IR (neat) ν: 3025, 2969, 1389, 1148, 1021, 719, 643 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 313.1.

6-甲基-2-(4-氯苯磺酰基)喹啉(3n): 棕色固体, m.p. 179~181 ℃(文献值^[21] 178~180 ℃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 2.59 (s, 3H), 7.53 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 7.65 (d, J＝4.0 Hz, 2H), 8.06 (d, J＝4.0 Hz, 1H), 8.10 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 8.18 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 8.31 (d, J＝8.0 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 21.8, 117.6, 126.4, 129.0, 129.3, 129.9, 130.5, 133.5, 137.7, 137.9, 139.9, 140.4, 146.1, 156.8; IR (neat) ν: 3034, 2955, 1311, 1152, 1033, 939, 617 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 317.0.

6-甲基-2-(4-乙酰基苯磺酰基)喹啉(3o): 白色固体, m.p. 172~174 ℃(文献值^[10] 170~172 ℃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 2.56 (s, 3H), 2.62 (s, 3H), 7.64 (t, J＝6.8 Hz, 2H), 8.03 (d, J＝6.8 Hz, 1H), 8.08 (d, J＝6.8 Hz, 2H), 8.18 (d, J＝6.8 Hz, 1H), 8.23 (d, J＝6.8 Hz, 2H), 8.29 (d, J＝6.8 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 20.8, 25.9, 116.7, 125.4, 125.5, 127.7, 128.3, 128.9, 131.2, 132.6, 136.9, 139.0, 139.6, 142.1, 155.5, 196.8; IR (neat) ν: 3041, 2972, 1322, 1246, 1155, 1041, 676 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 325.1.

6-甲基-2-(3-吡啶磺酰基)喹啉(3p)^[22]: 浅黄色油状液体. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 2.48 (s, 3H), 7.42 (dd, J＝8.0, 4.0 Hz, 1H), 7.56 (d, J＝12.0 Hz, 2H), 7.94 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 8.12 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 8.23 (d, J＝12.0 Hz, 1H), 8.36 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 8.74 (d, J＝4.0 Hz, 1H), 9.25 (s, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 20.8, 116.3, 122.6, 125.4, 128.0, 128.8, 132.6, 134.8, 135.7, 137.0, 139.1, 145.0, 148.9, 152.9., 155.4; IR (neat) ν: 3041, 2967, 1328, 1115, 1048, 872, 676, 535 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 284.1.

6-甲基-2-(十二烷基磺酰基)喹啉(3q): 浅黄色固体, m.p. 167~169 ℃(文献值^[10] 166~168 ℃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 0.78 (t, J＝4.0 Hz, 3H), 1.13 (s, 16H), 1.37~1.26 (m, 2H), 1.57~1.48 (m, 1H), 1.88~1.81 (m, 1H), 2.95~2.87 (m, 1H), 3.14~3.06 (m, 1H), 7.54 (t, J＝8.0 Hz, 1H), 7.71 (t, J＝8.0 Hz, 1H), 7.82 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 8.02 (t, J＝8.0 Hz, 2H), 8.32 (d, J＝8.0 Hz, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 13.1, 20.9, 21.6, 27.6, 28.1, 28.3, 28.4, 28.5, 30.8, 53.9, 114.7, 126.7, 127.0 127.1, 128.2, 129.7, 137.2, 146.4, 164.0; IR (neat) ν: 3037, 2963, 1048, 881, 623, 546 cm^-1; GCMS (EI⁺) m/z: 375.2.

辅助材料(Supporting Information) 产物3a~3q的¹H NMR和¹³C NMR谱图.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

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Scheme 1 推测的反应过程

Scheme 1 Speculation of reaction mechanism

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表 1 反应条件优化^a

Table 1. Optimization of reaction condition


Entry	Catalyst	Base (equiv.)	Solvent	Temp/℃	Yield/%
1^b	PyBroP	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	57
2	PyBroP	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	72
3	BroP	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	51
4	PyBoP	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	—
5	BoP	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	—
6	HBTU	i-Pr₂EtN (4)	CH₂Cl₂	25	—
7	PyBroP	Et₃N (4)	CH₂Cl₂	25	78
8	PyBroP	Ph₃N (4)	CH₂Cl₂	25	44
9	PyBroP	DBU (4)	CH₂Cl₂	25	12
10	PyBroP	K₂CO₃ (4)	CH₂Cl₂	25	47
11	PyBroP	Et₃N (3)	CH₂Cl₂	25	74
12	PyBroP	Et₃N (2)	CH₂Cl₂	25	75
13	PyBroP	Et₃N (1.5)	CH₂Cl₂	25	61
14	PyBroP	Et₃N (2)	DCE	25	49
15	PyBroP	Et₃N (2)	DMF	25	6
16	PyBroP	Et₃N (2)	THF	25	84^c
17	PyBroP	Et₃N (2)	THF	45	82
18	PyBroP	Et₃N (2)	THF	65	77
^a Reaction conditions: 1a (0.1 mmol), 2a (0.15 mmol), PyBroP (0.15 mmol), base, solvent (1 mL), ultrasonic irradiation. NMR yield with diethyl phthalate as the internal reference; ^b Without ultrasound; ^c Isolated yield 81%.

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表 2 反应的底物范围^a

Table 2. Scope of the reaction


Entry	Product	Yield/%	Entry	Product	Yield/%	Entry	Product	Yield/%
1		81	2		83	3		74
4		70	5		75	6		80
7		69	8		72	9		73
10		81	11		75	12		76
13		73	14		72	15		49
16		65
^a Reaction conditions: 1 (0.3 mmol), 2 (0.45 mmol), PyBroP (0.45 mmol), Et₃N (0.60 mmol), solvent (3 mL), ultrasonic irradiation, 1 h; isolated yield.

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142