吡啶、喹啉化合物及其衍生物组成了一个巨大的药物市场。基于吡啶与喹啉结构的类似性，经由吡啶合成喹啉是一个可行的路径。然而，大多数喹啉合成方法是从芳香环而不是吡啶开始。最近，中科院大连化学物理研究所陈庆安研究员课题组发展了一种可见光诱导的催化构建三环喹啉或四氢喹啉化合物的方法（Chem Catal. 2023, 3, 100793 DOI：10.1016/j.checat.2023.100793）。

可见光诱导催化卤代吡啶构建三环氮杂芳烃

研究团队以卤代吡啶，二炔/二烯为底物进行了条件优化，并且最终得到了最佳的条件。在得到最佳条件后对底物的普适性进行了考察（图2、3和4）。对于各类富电子取代基的卤代吡啶都能兼容，2,4位溴代吡啶及3位碘代吡啶可以得到中等及以上的收率。值得一提的是，该反应对于卤代吡啶酮也能够适用。

研究团队也进一步对二炔和二烯的底物进行了考察，对于较多的二炔均能适用，并且较多的产物结构经由了单晶衍射确认了绝对构型。对于二烯的底物也可以以中等及以上的收率得到产物。

图2. 卤代吡啶及卤代吡啶酮类底物考察表。（图片来源：Chem Catal.）

图3. 二炔类底物考察表。（图片来源：Chem Catal.）

图4. 二烯类底物考察表。（图片来源：Chem Catal.）

图5. 机理实验。（图片来源：Chem Catal.）

紧接着，作者继续进行机理实验的探究。开关灯实验证明了反应光照的必要性（图5A）。荧光淬灭实验中，二炔底物对光催化剂基本没有淬灭效果，而酸化后的溴代吡啶可以显著地淬灭光催化剂，证实了酸在其中发挥的作用（图5B）。同时，在实验中发现产物有较强的荧光现象，作者进行了紫外可见光吸收谱测试，酸化后的溴代吡啶对蓝光区的吸收显著增强，并且会对催化量的光催化剂的吸收区产生影响（图5C）。据此，作者考虑产物对反应的抑制试验。通过在初始的反应中添加不同量的产物，产率的抑制效果会与添加量呈现线性关系，因此也说明了该反应产物对于反应速率的抑制作用（图5D）。接着，自由基捕获实验中，加入TEMPO或者BHT均能抑制反应的活性，同时能够捕获到BHT与吡啶的偶联产物，也进一步说明反应由溴代吡啶活化产生自由基而启动的（图5E）。循环伏安实验证实了在三氟乙醇的溶剂体系下，加入三氟乙酸能够显著地降低溴吡啶的还原电位的数值（-2.14 V到-1.18 V），从而使吡啶被活化，进而被激发态的光催化剂还原（图5F）。基于以上机理实验，作者提出了如下机理。

图6. 光催化循环机理图。（图片来源：Chem Catal.）

图7. 放大量实验及产物转化。（图片来源：Chem Catal.）

在对反应机理理解的基础上，对该策略进行进一步的拓展与延伸。放大量实验及转化应用实验证实了该方法的适用性（图7）。可以用于合成一系列的喹啉，四氢喹啉等三环化合物。

综上所述，陈庆安研究团队开发了一种在光催化下从卤代吡啶构建喹啉的方案。利用对称和非对称的二炔或二烯可用于选择性捕获生成的吡啶基以形成稠合环。该策略具有氧化还原中性、条件温和以及吡啶C3自由基环化的特点。通过该策略可以获得几种三环氮杂芳烃，包括喹啉、异喹啉和5,6,7,8-四氢喹啉。放大反应和转化进一步证明了该方案的合成效用。

该工作近期发表在《化学催化》上（Chem Catal. 2023, 3, 100793；DOI: 10.1016/j.checat.2023.100793），中科院大连化物所博士研究生何固城为第一作者，陈庆安研究员及郭诗宇博士为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金会的大力资助。

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