8-Hydroxyquinoline及其衍生物的合成和应用程序

文摘

研究结构、化学和8 -羟基喹啉(8-HQ)及其衍生物的合成方面进行了综述。特别强调了最近开发的应用8-HQ衍生品在oled等各领域,化学传感器,药用药,杀虫。

关键字

8-Hydroxyquinoline;oled;铃木反应;荧光传感器;铝离子。

介绍

8-Hydroxquinoline (8-HQ),最受欢迎的和通用的有机化合物,是一种有机晶体材料,由两个环:苯酚环与吡啶环融合。8-Hydroxyquinoline及其衍生物发现从药理和各种各样的应用程序医药代理在有机电子载体发光二极管(oled)和金属离子的荧光淬灭。8 -羟基喹啉衍生物在医药领域,可以用作杀虫剂、抗菌、杀菌、神经保护、抗艾滋病代理。此外,由于他们对大量金属离子螯合能力,衍生品8-HQ发现许多应用程序的荧光传感的生物和环境等重要金属离子^{3 +}和锌^{2 +}.8-hydroxyquinoline配体已经申请分析目的和分离技术,它是一个很好的重量分析试剂可以用于金属离子的提取。8 -羟基喹啉是弱荧光,众所周知,由于激发态分子间质子转移的质子OH-function吡啶氮的一部分;8 -羟基喹啉为螯合金属离子反应大大增加这个配体的荧光发射。排放的增加似乎很大程度上的增加了刚性分子。本文将关注的结构、物理性质和化学性质方面的8-HQ衍生物及其金属配合物。此外,特别关注8-HQ衍生品在各领域的应用。

结构方面的8-Hydroxyquinoline

8-hydroxyquinoline (8-HQ) 1是一个双环化合物来源于quinoline2 (1-azanaphthalene)和由两个ringssystem: carbocylic环和吡啶环羟基取代position-8 (图1)。8- - - - - -HQ has typical phenolic properties, e.g. it give violet colour with ferric chloride, couple with diazoniumcations, and participate in Reimer-Tiemann and Bucherer reactions; its acetate ester usually undergo the Fries rearrangement with aluminium chloride to give acetyl derivative [1]。

就像其他羟基喹啉,8-HQ形成一个均衡混合物hydroxyl-form 1和N-protonated两性离子形式3所示(图2)[2]。

由于邻近的杂环氮羟基,8-HQ形成不溶性与各种金属离子的螯合配合物,包括铜^{2 +},Bi^{2 +}、锰^{2 +}、镁^{2 +}、铁^{3 +},艾尔。^{3 +}、锌^{2 +}和倪^{3 +}(3]。的羟基氢8-HQ流离失所,金属与氧和氮。Fourcovalent金属配合物因此需要两个分子的8-HQ对于每个原子的金属(structure-4,图3)和six-covalent金属配合物需要三个moleculesof 8-HQ (structure-5,图3)。

8 -羟基喹啉和衍生品的合成

三种主要合成方法可用于准备8-HQ及其衍生物:

通过构建杂环

8-HQ及其衍生物会随着合成了Skraupor Friedlander方法(4]。第一反应,可用取代芳香aminesreactα,β-unsaturated醛;在第二种方法时的导数8-HQ凝结形成的替代o-aminobenzaldehyde或o-aminoacetophenone合适的醛或酮(Scheme-1)。

介绍喹啉骨架-哦组

8-HQ和衍生品可以合成重氮化作用从8-sulphonic酸8-aminoquinoline 6或7的碱融合(方案②)[5]。

通过引入替换8-HQ骨架

这类最常用的方法是铃木交叉耦合reactionin可以引入一个新的替换在位置5只或8-HQ职位5和7的一部分(Scheme-3)。5-aryl-8-HQ 8的合成开始从5-bromo-8-HQ 9和需要保护的8-OH铃木偶合反应之前。通常的保护组使用苄集团很容易被从cyclohexa - 1催化氢转移,4-diene (Scheme-3)[6]。另一方面,制备5 7-disubstituted 8-HQ从5开始,7-dibromo-8-HQ [7]。此外,4-Aryl-8-HQ 10也可以从4-chloro-8-tosyloxyquinoline准备11使用以上方法不同de-protection方法(8]。

8-Hq衍生品作为生物活性材料

由于8-HQ独特的化学性质及其衍生品现在许多这些化合物在农业和医学领域的应用。8-HQ和大量的衍生品展示强大的活动对几株昆虫、真菌和细菌,使它们适合使用许多寄生虫和微生物感染疾病的治疗。此外,其他8-HQ衍生品showedantitumor和抗氧化活性。

Fungicidaland杀虫剂8-HQ衍生品的性质

8-HQ 1是一个强有力的亲脂性的8 -羟基喹啉铜螯合的金属螯合剂CuQ12,广泛用作杀菌剂在许多国家控制疾病的雀斑,痂,和黑色的黄瓜、葡萄、蜡苹果、梨和柑橘9]。Mono-chloro——mono-bromo-substituted 8-HQ在位置2 -,3 -,4 - 5、6 -,和713年显示抗真菌活性对黑曲霉、米曲霉、Myrothecium verrucaria,木霉和毛癣菌属mentagrophytes [10]。5、7-dichloro和5 7-dibromoderivatives 14是最fungitoxic化合物测试(图4)。

高杀虫效果被发现对Laodelphax 8-hydroxy-2-methylquinoline15 striatellus, Nilaparva talugens,和Sogatella furcifera表明这些化合物可能是有用的作为新的预防代理各种害虫造成的损害在水稻种植地区(11]。7-chloro和7 - 16 bromo-5-sulfonic酸和5-chloro 5-bromo-7-sulfonic酸显示真菌抑制在一个数量级的8-quinolinol。建议一个非螯合机理部分负责这个真菌毒性(公布)[12]。

AntibacterialProperties 8-HQ衍生品

8 -羟基喹啉及其衍生物的抗菌活性是知道的。从这组作为化疗药物药120多年。一些新合成衍生品8-HQ的表现出较高的微生物活动。在这方面,8-hydroxyquinoline1具有杀菌活性相当的力量对non-replicating和结核分枝杆菌(Mtb)和金黄色葡萄球菌,复制一个属性没有观察到抗感染药物目前批准用于治疗肺结核(13,14]。此外,5-alkoxymethyl-8-quinolinolsuch化合物17 (图6)表现出更大的活动对细菌和真菌菌株比8-HQ 1,但适度的活动与标准药物(15]。苯基环的替换,然而,没有更多影响真菌的活动。另一个具有抗菌活性的8-HQ导数是7-Morpholinomethyl-8-hydroxyquinoline18 (图6)。化合物18被发现更积极比革兰氏阴性细菌对革兰氏阳性细菌,其效力与铁螯合。出于这个原因,18间的螯合和菲比2:1比18仅表现出更强的抗菌活性。在检测的生物中,微球菌flavus最易感的麦克风3.9μg /毫升(16]。建议MO-8HQ发挥其生物活性membrane-active代理通过金属离子chelation.5-nitro-7 - ((4-phenylpiperazine-1-yl)甲基)quinolin-8-ol 19日(图6)被发现是一个假定的抑制剂III型分泌(t3)革兰氏阴性病菌鼠疫的伪结核病。化合物19目标细菌细胞外y伪结核病和胞内病原体感染沙眼衣原体在细胞模型(17]。

抗肿瘤和抗HIV 8-HQ衍生品活动

三羟甲基氨基甲烷(8-quinolinolato)镓液(3)20显示10倍更有效的抑制作用对人类恶性肺腺癌A549细胞比GaCl3 [18]。铁螯合tumoral细胞已被报道为潜在有用在抗肿瘤治疗。在这方面,quilamines 21是新一代的铁螯合剂与基于8-HQ支架的结构设计与线性聚胺向量。这些新的8-HQ衍生品已经证明显示微摩尔的一种有效的抗增殖活动范围。此外,细胞毒性只是观察到浓度高than100μM [19]。的8-HQ glucoconjugate, 8-quinolinyl-β-Dglucopyranoside 22日已被证明是裂解体外抗增殖β-glucosidase和展览活动对不同肿瘤细胞系在铜(II)离子的存在20.]。保利hydroxylatedstyryl喹啉类药物(中的),化合物23日等有效的hiv - 1整合酶的抑制剂,它可以阻止hiv - 1在细胞培养的复制无毒浓度所揭示的体外实验(21]。生物活性是一个羧基的结构要求,即在8羟基喹诺酮亚基,和一个辅助苯基环。

8-HQ衍生品作为Anti-Neuro退行性代理

尽管神经性疾病等帕金森症,Alzeheimer的亨廷顿和朊病毒的复杂的发病机制,科学家认为激进分子、微量金属和生活方式都公认reasonsfor进展和并发症。阿尔茨海默病(广告)是一种致命的神经退行性疾病,主要影响老年人,提出临床进步记忆力丧失和行为异常。大部分的治疗策略对广告工作目标amyloid-β肽,一个小amyloidogenic肽AD-affected大脑中积累(22]。这些治疗方法包括Aβ生产的抑制剂,anti-Aβ免疫疗法,治疗促进Aβ间隙。然而,大多数这些治疗最终没能减缓疾病的进程。另一种治疗策略是广告目标Aβ之间的交互和使用化合物作为金属离子锌、铜和铁螯合剂(23]。所涉及的所有三个金属沉积和大脑中的淀粉样蛋白斑块的稳定。第一8-HQ导数已经测试体内5-chloro-7-iodo-8-hydroxyquinoline (CQ氯碘羟喹,24岁,以数字)由于其选择性螯合剂的锌^{2 +}和铜^{2 +}和其穿过血脑屏障的能力24]。在转基因小鼠阿尔兹海默症的症状,导致降低49%的大脑Aβ沉积和症状的改善25]。不幸的是,进一步发展CQ作为广告的潜在的药物治疗进展不是因为小污染diiodo-8 -羟基喹啉,一种已知的致癌物,发生在CQ的大规模生产。最近,一种新型8-HQ导数,PBT2,采用进一步临床开发作为广告的治疗而不是CQ [26]。此外,临床前实验5 - 8 -羟基喹啉25 [N-methyl-N-propargylaminomethyl]显示活动对阿尔茨海默病(以数字)[27]。

8-Hq衍生品在oled的应用程序

它已经近二十多年以来,三羟甲基氨基甲烷8 -羟基喹啉)(铝液(III) [AlQ3, 26岁,图- 9]介绍了发射器和电子传输材料在有机发光二极管(oled)唐和Van Slyke [28]。如今,oled正逐渐取代液晶显示器(LCD)成为最重要的fullcolor平板显示技术。AlQ3 OLED行业被认为是一个受欢迎的分子由于其化学、热稳定性。为了提高效率MQ3 (M =金属离子)复合物,研究人员集中他们的努力在两个主要方面:改变螯合金属离子和修改螯合配体的结构。

阳离子的影响

阳离子如Al (III), Bi (III), Rh (III), Pt (II), (II), Mg (II)和锌(II)都调查作为一个可能的螯合金属离子在oled (29日- - - - - -31日]。重金属配合物(M = Pt (II)、铅(II)和Bi (III),表现出长寿磷光(τ≈2 - 4μs)和激发态吸收(ESA)在流体解决方案。27岁的Diaza-18-crown-6羟基喹啉衍生物(DCHQ图9)结合毫克(II)可以使用更高的亲和力比其他金属离子,表现出强烈的荧光增加绑定(32]。

配体的影响

它已经预言,电子基取代基的c - 5或即位置喹啉骨架造成红移的复杂的发射,而蓝移料时吸电子组连接在同一位置。2006年,Anzenbacheret al准备一系列5-substituted三羟甲基氨基甲烷(8-quinolinolate)铝液(3)复合物轴承芳基或芳基乙炔基29根(28日图9)为了探索调整发射的可能性获得蓝色,绿色和red-emitting材料(33]。这些新准备复合物表现出成功的调优发射颜色覆盖整个可见光谱(λ= 450 - 800 nm)和他们的物理属性被发现与Hammet常数的取代基。此外,Sulimanet al表明,引入两个吸电子取代芳基组在位置5和7的喹啉骨架AlQ3complex30 (图9)导致同时两HOMO和LUMO能量降低(7]。

8-Hq衍生品在化学传感器的应用程序

最近,大量的研究指向发展中8 -羟基喹啉和离子选择性对过渡金属离子荧光化学传感器使用衍生品。化学分子,与目标分析物,并提供一个可衡量的反应表明绑定。由于他们对大量金属离子螯合能力,8-hydroxyquinoline (8-HQ)及其衍生物已经发现许多应用程序在金属离子荧光传感生物和环境的重要。

8-HQ衍生品检测

(3)铝离子广泛存在于环境由于酸雨和人类活动。其毒性对环境和humansis有据可查(34]。因此,检测与控制其浓度水平是至关重要的生物圈,因此它对人类健康的影响。8-Hydroxyquinoline1被用来检测与土壤中提取与荧光检测极限∼1×108(十亿分之0.3)[35]。适度的选择性与其他金属离子检测极限达到< 10-7M在弱酸性条件下被报道为8 - hydroxyquinoline-carbaldehyde Schiff-base31 (图10)[36]。新颖的荧光传感器32准备和用作离子选择性化学传感器(3)viaintra-molecular准分子的形成,从一个重要的红移和观察准分子发射的强度增强的Al (III)。

结论

总之,由于独特的8 -羟基喹啉及其衍生物的化学性质的许多这些化合物现在已经应用在医学、oled,农业、化学传感器和金属提取字段。本文综述了8-HQ及其衍生物包括合成的不同方面和应用程序。

引用

1. 戈达尔,罗宾·Y Queguiner g .练习曲de la金属取代des氨基甲酸盐d 'hydroxy-5 6 7 8 quinoeine等。有机金属Chem.1987; 336 (1 - 2): 1。
2. Katritzky AR, Lagowski JM。Prototropictautomerism heteroaromafic的化合物。四、五元环和两个或两个以上的杂原子。阿杂环化学1963;27。
3. Shoji E, et al。在双spin-coated非混相聚合物电致发光设备包含phenyl-substituted三8 -羟基喹啉)(铝衍生品溶于聚合物。J a .石油化工体系部分。2003;41 (19):3006。
4. Manske RHF, Fulka m·斯克洛浦合成喹啉类药物。有机反应,纽约。1953;七59 - 98。
5. Nakano Y, Imai d合成5-substituted quinolin-8-ols。Synthesis.1997; 12:1425。
6. SulimanFO、Al-BusafiSN Al-RisiM Al-BadiK。铝配合物的合成、表征和DFT调查芳基- substituted-8-hydroxyquinoline。染料和颜料。2012;92 (3):1153 - 1159。
7. Heiskanen JP, Hormi OEO。从使用Suzuki-Miyaura 4-chloro-8-tosyloxyquinoline 4-Aryl-8-hydroxyquinolines交叉耦合的方法。四面体。2009;65 (2):518 - 524。
8. 汤姆林cd。农药手册,11日。英国作物保护委员会,英国。1997:1606。
9. 革顺H,克拉克DD,革顺M,空间因素的证据fungitoxic 8-quinolinol机制及其2 -,3 -,4 - 5 - 6,7-chloro和溴类似物。Monatsh化学1994;125 (1):51-59。
10. 李碳氢键,全陶宏根,李s g,李H-S。大戟科的杀虫特性:Sebastiania 8 -羟基喹啉及其衍生物对3种稻飞虱corniculata-derived(半翅类:Delphacidae)。J韩国Soc生物化学杂志。2010;53 (4):464 - 469。
11. 革顺H,革顺,克拉克弟弟。抗真菌活性的取代8-quinolinol-5 -和7-sulfonic酸:一种机制的行动建议基于分子内的协同作用。Mycopathologia。2002; 155 (4): 213 - 217。
12. Darby厘米,内森CF。8 -羟基喹啉。杀害non-replicating结核分枝杆菌J Antimicrob Chemother。2010; 65 (7): 1424 - 1427。
13. 本杰明RD,短马,巴尔加斯JC,托马斯,CE标志。体外活性的新化合物,金属离子螯合剂AQ +,对临床分离金黄色葡萄球菌。J Antimicrob Chemother。2006;57 (1):104 - 109。
14. 帕特尔KB, Nimavat KS。合成、表征和比较一些5-alkoxymethyl-8-quinolinol微生物筛选。Res J制药化学Sci.2012; 3 (3), 838 - 844。
15. 沈AY, Chenb CP,抽奖活动SA。螯合剂具有细胞毒性和抗菌活性:7-morpholinomethyl-8-hydroxyquinoline。生活Sci.1999; 64 (9): 813 - 825。
16. •便士,8 -羟基喹啉- et al .衍生品的抗菌药物,目标内部和细胞外的革兰氏阴性细菌。地中海Bioorg化学。2012;22:3550 - 3553。
17. Collery P, et al .抑制氯化镓和三羟甲基氨基甲烷(8-quinolinolato)镓液(III)在人类恶性肿瘤细胞系A549。外科杂志2000;20 (2):955 - 958。
18. Corce V,莫林E, Guiheneuf年代,雷诺E, Renaud年代,CannieI, et al, Polyaminoquinoline向量化的铁螯合剂抗增殖剂:设计、合成、和验证。Bioconjugate化学2012;23 (9):1952 - 1968。
19. 维琪奥奥利维V, Giuffrida ML, G, Aiello C, Viale m . Gluconjugates 8-hydroxyquinolines作为潜在的抗癌高活性化合物。道尔顿反式。2012;41 (15):4530 - 4535。
20. Zouhiri F, et al .构效关系和绑定模式的Styrylquinolines强有力的hiv - 1整合酶抑制剂和复制的hiv - 1在细胞培养。J医学杂志。2000;43 (8):1533 - 1540。
21. CrouchPJ、HardingSM WhiteAR、CamakarisJ MastersCL Aß介导神经退化机制在阿尔茨海默氏症。细胞Biol.2008;40:81 - 198。
22. 布什AI。的metallobiology阿尔茨海默氏症。趋势Neurosci.2003; 26 (4): 207 - 214。
23. OrlyW,西尔维亚M, Orit b, Merav yf,雅艾尔t,他玛,穆萨BHY。多功能神经保护衍生品rasagiline anti-Alzheimer的疾病的药物。Neurotherapeutics.2009; 6:163 - 174。
24. Cherny RA, et al。阿尔茨海默病Aß淀粉样蛋白沉积的水溶解biometal depletion.J。医学杂志。Chem.1999; 274 (33): 23223 - 23228。
25. Adlard PA, et al。快速恢复认知8 -羟基喹啉类似物与阿尔茨海默病转基因小鼠减少间质Aß.Neuron.2008; (6): 59 43-55。
26. Kaur D,等。基因或药物铁螯合阻止MPTP-induced体内神经毒性:一种新的治疗帕金森病。神经元。2003;37 (6):899 - 909。
27. 唐CW,范Slyke SA。有机电致发光二极管。:Lett.1987; 51 (12): 913 - 915。
28. 霍普金斯助教,et al。代替铝和锌quinolates发光蓝移吸光度/乐队:合成和光谱、光致发光、电致发光”特征。化学。Mater.1996; 8 (2): 344 - 351。
29. Ballardini R, Varani G, Indelli MT Scandola f .磷光8-quinolinol金属螯合物激发态性质和氧化还原行为。Inorg化学。1986;25 (22):3858 - 3865。
30. 王发光和电致发光”的(III), B (3), (II)和锌(II)配合物与氮捐助者。Coord化学启215:79 2001;98年。
31. e-ISSN: 2319 - 9849 p-ISSN: 2322 - 0082 RRJC体积| 3 |问题1 | 1月- 3月,2014年10
32. Farruggia G, 8 -羟基喹啉衍生物等。作为镁在活细胞荧光传感器。J是化学Soc。2006; 128 (1): 344 - 350。
33. 波尔R,蒙特斯VA,示J, Anzenbacher p .有效操作的电子效应及其对排放的影响5-substituted三羟甲基氨基甲烷(8-quinolinolate)铝液(III)复合物。化学欧元j . 2006; 12 (17): 4523 - 4535。
34. 唱香港,香港SC Joohoon K,茜JL Duong TQ,郑大世SK。新颖的光学/电化学选择性1、2,3-Triazole Ring-Appended与离子化学传感器。Org。2010; 12 (3): 560 - 563。
35. 布鲁姆公关,韦弗RM, Mc新娘MB。8 -羟基喹啉和铝的光度和荧光测定醋酸丁酯萃取。土壤Sci Soc是j . 1978; 42 (5): 713 - 716。
36. 江泽民x h,王罪犯,杨Z-y,刘Y-C, LiT-r,刘bzcy。8-Hydroxyquinoline-5-carbaldehyde席夫碱作为一种非常挑剔和敏感与传感器在弱酸性水介质。Inorg化学通讯。2011;14 (8):1224 - 1227。
37. 立法机构Z,志华L海萍L, Chunying D, Qingjin m . Inorg高度选择性荧光化学与8 -羟基喹啉。推导出从化学通讯。2006;9 (9):966 - 968。