基于喹啉的离子液体的绿色合成

摘要

本研究中，我们阐明了一种基于喹啉的离子液体（IL）的绿色合成方法，即通过将喹啉与过量的1-溴十六烷混合，制备出1-十六烷基喹啉溴化物{[C₁₆quin]Br}，并利用核磁共振和红外光谱对其进行了详细表征。

摘要

抗菌耐药性（Antimicrobial Resistance, AMR）这一日益严峻的威胁，正在削弱现有抗生素对细菌、病毒、寄生虫及真菌不断引发的感染的治疗效力，严重危害人类健康与福祉。在此背景下，多种新型分子已展现出卓越潜力，其中离子液体（Ionic Liquids, ILs）因其环境友好、非挥发性、热稳定性高、溶解能力强且蒸气压低，成为现有抗菌剂中极具前景的替代选择之一。此外，离子液体在稳定与破坏蛋白质结构以及增强酶活性方面的应用，进一步提升了其在生物医学领域的应用价值。基于此，本文报道了一种基于喹啉的离子液体的绿色合成及其表征，该化合物具有显著的抗菌活性、低细胞毒性以及优良的人工分子伴侣功能。本研究采用无溶剂、更环保的一锅法合成策略，不仅提高了反应效率，还显著提升了化学产率。通过1H核磁共振（NMR）、13C NMR和红外光谱（IR）对所合成离子液体的纯度进行了确证。通过分析其吸收、分布、代谢、排泄和毒性（ADMET）特性，并结合纸片扩散法实验，进一步验证了该化合物的生物学潜力。

引言

近年来，全球人口的急剧增长导致各类商品的消费量大幅上升，包括食品、药品以及其他维持生命所必需的重要产品。这推动了全球范围内对具有高度专一性、环境友好且有益特性的新型化学化合物的探索。离子液体（ILs）在这一领域表现出显著优势。这些化合物在科学领域的应用促进了现代化学技术研究的新发展¹。与传统方法相比，离子液体的使用不仅有助于实现更先进的反应条件，还提供了一种可定制的策略，以应对实验研究与开发中涉及的多种生物化学挑战²。

通常，离子液体（ILs）是由阳离子（有机）和阴离子（无机）组成的稳定盐类，其熔点低于100 °C³。根据绿色化学的12条原则，这些化合物在经验上被认为是传统有机溶剂的有力替代品⁴。离子液体在应用中表现出诸多优异特性，包括高本征导电性、极性、溶解能力、热稳定性、非挥发性、酸碱性、亲水性/疏水性以及可调节性，使其非常适用于实验研究⁵。

除了离子液体（ILs）在现代有机合成⁶、催化⁷以及涉及传感器⁸、驱动器

方案

注意：1-十六烷基喹啉-1-溴化物{[C₁₆quin]Br} 的合成方法如 Sharma 等人先前所述¹³。

1. 玻璃器皿的准备与灭菌

注意：此步骤应在进行目标化合物合成反应前至少1天完成。

1. 彻底清洗一个24/29接口的250 mL双颈圆底烧瓶（RB）以及其他玻璃器皿（如量筒等），先用蒸馏水冲洗，再用丙酮冲洗。
2. 将清洗后的器皿置于60 °C的热风烘箱中干燥，直至完全干燥以供后续使用。
   注意：通常情况下，清洗后的器皿应放置在干燥烘箱中过夜，以彻底去除水膜，确保反应体系无杂质。

2. 设置实验装置

注意：应将装置妥善固定，以确保反应物受热均匀。反应装置的示意图见图1。

1. 将油浴锅置于带有磁力搅拌器的加热板上。反应开始前，将油浴预热至 80 °C。
2. 使用试管铁架台将圆底烧瓶（RB）固定于油浴中，使其一半浸入置于磁力搅拌器加热板上的油浴内。
3. 用橡胶塞密封圆底烧瓶的上口，塞中插入吹扫针，并连接....

结果

图2展示了实现合成过程所涉及的门施特金反应的反应路线。所合成的1-十六烷基喹啉-1-鎓溴化物通过核磁共振（NMR）和红外（IR）光谱进行表征。所得油状产物预期在¹H NMR（400 MHz，CDCl₃）中显示化学位移δ 9.34（d，1H）、8.21（d，1H）、7.80（t，1H）、7.30–7.35（m，3H）、7.20（d，1H）、5.00（t，2H）、2.00（p，2H）、1.30–1.35（m，26H）、1.00（t，3H），如图3所示。该化合物在¹³C NMR（图4；100 MHz，CDCl₃）中应显示化学位移δ 143、141、131、130.27、130、127.5、126.3、126、60、31、29、29、28.5、27、23和14。每个峰均标注了化合物结构中对应质子的编号，该编号即为产生相应信号的质子。

讨论

近年来，离子液体（ILs）在生物化学科学领域展现出多种有前景的应用，包括蛋白质复性/分子伴侣活性、药物递送载体以及多种有机反应中的催化剂。其独特的物理化学性质，如可调节性、生物相容性、溶解性、可持续性、稳定性等，使其成为开发新型治疗剂的潜在候选材料²⁰。本研究将抗菌耐药性（AMR）视为一个严重问题，也是当今全球健康、食品安全和发展面临的最大威胁之一，因此优先推动生物医学科学领域内新型药物化合物的研究与开发。在选择基于喹啉的离子液体用于生物医药产业时，我们认识到其在杀灭病原微生物方面具有高效性。除了此类化合物的抗菌作用外，其人工分子伴侣活性也提升了其在生物物理学领域的科学价值。

本研究中，我们通过一种更环保的反应路线成功合成了目标离子液体。与依赖有毒溶剂并产生有害气体副产物的传统方法²¹相比，本文报道了一种更为经济、环保且无溶剂的合成方法。该方案仅需简单的反应装置和简易仪器，便于在实验室中稳定地合成目标化合物。所得产物可通过简单的过滤技术轻松分离。反应过程中未生成显著副产物，进一步增强了该.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
1-溴十六烷	Merck	CAS 号 112-82-3	纯度 95%（由 HPLC 分析确定）
乙酸乙酯	Merck	CAS 号 205-500-4	纯度 95%（由 HPLC 分析确定）
核磁共振（NMR）波谱仪	Jeol，型号：JNM-ECZ 400S	无	无
喹啉	Merck	CAS 号 91-22-5	纯度 95%（由 HPLC 分析确定）
甲苯	Merck	CAS 号 108-88-3	纯度 95%（由 HPLC 分析确定）