喹啉-3-羧酸的合成与有关研究

概述

喹啉-3-羧酸（3-Quinolinecarboxylic acid）是喹啉羧酸衍生物的一种，分子式为C₁₀H₇NO₂，分子量为173.1681，是重要的有机合成中间体，广泛应用于医药、农药等工业领域[1]。喹啉-3-羧酸常温常压下可以稳定存在，外观为略米色粉末，相对密度约为1.339 g/cm³。其他物理数据还包括：熔点：277-280 ℃(lit.)；沸点：348.7 ℃ at 760 mmHg；闪点：164.7 ℃。

合成工艺

过去，对喹啉-3-羧酸化合物的制备方法有各种文献报道。例如，在醋酸溶剂中，在硫酸催化剂存在下，将2-氨基苯基酮类和酮酸酯体缩合制备喹啉-3-羧酸，或者在烃类溶剂中，在酸催化剂存在下，将2-氨基苯基酮类和酮酸酯体脱水缩合，制备喹啉-3-羧酸衍生物的方法等。第一种方法存在的问题是酮酸酯体对酸不稳定，所以收率不好，要使用大量的醋酸等。第二种方法虽然在甲苯等烃类溶剂中进行脱水缩合形成喹啉骨架，但是与第一种方法同样，因为酮酸酯体不稳定，所以反应必需快速进行，必需在减压下、脱水回流，使用过剩的酮酸酯体。另外，因为2-氨基苯基酮类和生成的喹啉类具有碱性，所以与作为催化剂使用的酸制成盐，在反应溶液中析出结晶或者油，出现反应延迟、停止等问题。因此，在工业规模短时间内制备高收率、高纯度喹啉-3-羧酸具有重要意义。在深入研究喹啉-3-羧酸化合物各种制备方法的基础上，研究人员发现在醇溶剂中，2-氨基苯基酮类和酸催化剂，或者代替它们用2-氨基苯基酮类与酸催化剂的盐，一边蒸馏除去醇一边与酮酸酯反应，可以在短时间内以高收率、高纯度制备喹啉-3-羧酸化合物[2]。

有关研究

有机–金属配位化合物因其独特的理化特性，在非线性光学、分子磁体、分子开关、气体的存储与分离等材料学领域有着重要的应用价值。具有良好抗癌活性的配合物—顺铂的发现，使得利用已知活性的有机物与金属形成药物配合物成为药物分子设计及合成的一个热门领域。喹啉衍生物是一类重要的医药中间体，具有抗菌、抗肿瘤、抗疟疾等生物活性。羧基与金属配位时能以单齿、螯合或桥连形式配位，全部或部分去质子化从而展现出不同的配位几何，是配位化学中最常用的配位基团。此外，羧基形成非共价键的能力也很强，根据去质子羧基的数目能分别作为氢键的授、受体，因此易与活性位点上的氨基酸残基间形成较强的氢键相互作用。此外羧基本身的电负性，可以降低配合物整体的电性，使之较容易的透过细胞膜。喹啉-3-羧酸同时具有喹啉与羧基基团，性质优良，可用于相应的金属配位化学研究。通过靛红的Pfitzinger反应设计合成羧基修饰的喹啉衍生物（如喹啉-3-羧酸）与过渡金属离子自组装合成一系列双核配合物，体外抗菌活性测试结果表明这些配合物发挥了有机分子与金属离子间的协同效应，表现出了良好的光谱抗菌活性[3]。

参考文献

[1]黄文静,谭超兰,张丹丹,等.喹啉羧酸及其衍生物的合成方法[J].化工时刊,2016,30(01):33-37.DOI:10.16597/j.cnki.issn.1002-154x.2016.01.009.

[2]西泽进,吉川定延.喹啉-3-羧酸化合物的制备方法:CN02805892.5[P].CN02805892.5.

[3]张龙,满忠伟,李青云,等.基于喹啉羧酸的配合物的合成及抗菌活性研究[C]//中国化学会,国家自然科学基金委.中国化学会第九届全国无机化学学术会议论文集——B配位化学.山东理工大学大学生命科学学院;,2015:1.