构筑膦酰化喹喔啉酮和喹唑啉酮衍生物的自由基反应研究进展

构筑膦酰化喹喔啉酮和喹唑啉酮衍生物的自由基反应研究进展

班彩锦，袁静梅，黄俊

（南宁师范大学，化学与材料学院，广西 南宁 530100）

摘 要：喹喔啉酮和喹唑啉酮广泛存在于药物分子中。向分子中引入磷原子构筑新颖的膦酰化杂环化合物是有机磷化学的一个重要研究方向。近年来，基于自由基反应构筑膦酰化喹喔啉酮和喹唑啉酮衍生物受到了越来越多科学家的重视。本文从催化策略的类别对这些反应进行总结。

关键词：自由基反应；膦酰化；喹喔啉酮；喹唑啉酮

中图分类号：O621.3          文献标志码：A

Research progress in the radical reactions for constructing Phosphorylated quinoxolinone and quinazolinone derivatives

Caijin Ban, Jingmei Yuan, Jun Huang

(College of Chemistry and Materials, Nanning Normal University, Guangxi Nanning 530100, China)

Abstract: Quinoxolinoneand quinazolinone are commonly used pharmacophore in drug design. Introducing phosphorus atoms into molecules to construct novel phosphorylated heterocyclic compounds is an important research direction in organophosphorus chemistry. In recent years, the construction of phosphorylated quinoxolinone and quinazolinone derivatives based on radical reaction has been paid more and more attention and favored by scientists. In this paper, these reactions are summarized from the categories of catalytic strategies.

Key words: radical reaction; phosphorylated; quinoxolinone; quinazolinone

喹喔啉酮和喹唑啉酮是两种重要的杂环，广泛存在于药物分子中。1 它们的结构差异在于羰基位置不一样，对于这两类骨架的构筑及后修饰均是近年来有机化学和药物化学的研究热点。向分子中引入磷原子构筑新颖的膦酰化杂环化合物是有机磷化学的一个重要研究方向。2 利用氧化剂氧化、光催化和电催化策略，科学家们发展了系列产生磷酰基自由基的方法并将其应用于多种膦酰化杂环化合物的构筑。3 近年来，基于自由基反应构筑膦酰化喹喔啉酮和喹唑啉酮衍生物受到了越来越多科学家的重视。4-12 本文从催化策略的类别对这些反应进行总结。

2016年，崔秀灵课题组5基于过硫酸钾作氧化剂的催化体系，高效地实现了无金属条件下喹喔啉酮3-位C-H键的直接膦酰化反应（图1）。该反应具有良好的底物适用性，具体表现在：1）喹喔啉酮底物1-位N上可以是烷基取代也可以无需保护直接连接H原子；2）亚磷酸酯、苯基亚膦酸酯和二芳基磷氧类化合物均可以作该反应的膦酰基自由基前体。

图1 无金属条件下喹喔啉酮3-位C-H键的直接膦酰化反应

2018年，Dae Young Kim课题组6报道了可见光促进氧化还原催化的喹喔啉酮3-位C-H键的直接膦酰化反应（图2）。作者通过条件筛选发现使用Eosin B 作光敏剂、空气中的氧气作为氧化剂、在20 W CFL灯照射下即可高效完成反应，并将该反应拓展到不同的喹喔啉酮衍生物。克级实验结果表明该反应具有较好的应用潜力。2020年，Subbarayappa Adimurthy课题组7发现无光敏剂参与，在氧气氛下直接光照也可以实现喹喔啉酮3-位C-H键的直接膦酰化转化。

图2 光催化喹喔啉酮3-位C-H键的直接膦酰化反应

2019年，曾程初课题组8利用电催化发展了喹喔啉酮3-位C-H键的直接膦酰化反应。该反应无需额外添加金属催化剂和其它氧化剂，在无隔膜电解槽里使用恒流电即可高效完成，具有温和高效、原子经济性好、底物兼容性好等优势。同年，王利民课题组9使用四丁基六氟磷酸铵作为电解质报道了类似的反应。

图3 电催化喹喔啉酮3-位C-H键的直接膦酰化反应

2022年，吴勇课题组10报道了基于可见光诱导的非活化烯烃膦酰化/环化合成膦酰化喹唑啉酮衍生物的反应。该反应以Ir配合物[Ir(dF-(CF

3)ppy)2bpy]PF6为光敏剂、过氧化二叔丁基醚（DTBP）为氧化剂，在室温下用40 W蓝色LED灯照射即可高效发生，条件非常温和。另外，该反应还具有底物适用范围广、原子经济性高等优点。不久之后，何卫民课题组11利用半导体Z型V2O5/g-C3N4异质结作为绿色光催化剂、2-甲基四氢呋喃作为绿色溶剂在空气氛下也实现了类似转化，为含磷喹唑啉酮衍生物的构筑提供了绿色高效的新方法。

图4 光催化合成含磷喹唑啉酮衍生物

喹啉[2,1-b]喹唑啉酮类化合物具有丰富的生物活性。於兵课题组12设计了一种全新的炔烃类自由基受体骨架，并将其应用于系列结构新颖的膦酰化喹啉[2,1-b]喹唑啉酮衍生物的构筑。作者使用有机染料4CzIPN作光敏剂、过氧化十二酰（LPO）作氧化剂在10 W蓝色LED灯光照下完成该反应，无需添加金属试剂。作者还发现该反应在太阳光照射下也可以顺利发生，通过连续流可以将该反应以较高的收率进行克级放大。

图5 光催化合成膦酰化喹啉[2,1-b]喹唑啉酮衍生物

综上所述，有机化学家们分别利用不同的催化策略实现了膦酰化喹喔啉酮和喹唑啉酮衍生物的合成，为含磷杂多环化合物的构筑提供了新的思路，拓展了磷自由基的反应类型。我们认为在该领域中，设计更多类型的自由基受体化合物应用于膦酰化杂多环的构筑将得到更多更加新颖且具有应用潜力的含磷杂环分子。

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[*] 基金项目：广西自然科学基金青年科学基金项目（2023GXNSFBA026304）

通讯作者：袁静梅（1987-），女，副教授；黄俊（1988-），男，讲师。