一、课题背景
吩嗪，又名夹二氮杂蒽，是一种含氮杂环化合物。无色或淡黄色针状晶体。不溶于水，微溶于乙醇、苯和乙醚，溶于无机酸成黄色至红色溶液。用于制造染料和有机合成。天然和合成吩嗪具有各种生物活性，如抗高血压药，抗寄生虫药，抗疟药，神经保护剂，自由基清除剂，抗癌药和预防癌药。吩嗪类化合物广泛存在于自然界中,自1859年Fordos发现第一个吩嗪结构的天然产物绿脓菌素至今已有100余种不同吩嗪结构的天然产物被发现,通过化学合成手段对吩嗪类天然产物进行结构修饰或全新的合成物也不断出现。其抗肿瘤活性和构效关系的研究也越来越受到人们的关注, 作用机制可能与干扰呼吸链、抑制拓扑异构酶活性和DNA断裂作用等相关。
吩嗪-1-羧酸 (phenazine-1-carboxylic acid,PCA) 最早是在染料合成中被发现的，随后作为染料中间体或滤色试剂被广泛研究。直到 19 世纪 50 年代，科学家从链霉菌 Streptomyces chromogenus sp.和极毛杆菌Pseudomonad fluorescens 等微生物代谢物中也分离提取到了吩嗪-1-羧酸，并发现其具有抗结核菌、抑制海藻生长等多种生物活性。随后的研究发现，吩嗪-1-羧酸作为一个重要的微生物代谢产物在假单胞菌属 (Pseudomonads) 和链霉菌(Streptomycetes) 等微生物分泌物中广泛存在，并具有广谱的医用杀菌活性以及抗肺癌和白血病活性。
由于吩嗪-1-羧酸的用途越来越广泛，关于其合成方法的研究也备受关注。吩嗪-1-羧酸的合成方法主要有两大类：一类是微生物发酵合成法。即利用经济有效的工程菌进行发酵，再从发酵液中分离提取出吩嗪-1-羧酸。该方法绿色环保，目前吩嗪-1-羧酸的产业化生产多采用此方法，但生产成本较高，工艺要求严格，对产业化发展也有所限制。另一类是化学合成法。由于吩嗪-1-羧酸的结构较为简单，化学合成法在生产成本和大规模产业化上都具有微生物发酵法不可比拟的优势，但要开发出一条绿色环保、经济高效具有产业化价值的全合成方法，仍有很长的路要走，因此，科学家们针对吩嗪-1-羧酸的全合成开展了一系列研究工作。
本课题基于Jourdan-Ullmann偶联/还原成环法构建类天然产物化合物库，对化合物结构进行表征确证，为后续该类化合物生物活性的筛选提供了物质基础。
- 要解决的问题
目前国际上吩嗪大多利用微生物合成，产率极低且主要用途为农业上治疗小麦等农作物的真菌感染。将吩嗪作为DNA拓扑酶抑制剂用于肿瘤治疗鲜有人提及，故本课题利用全化学合成法合成吩嗪类似物的可以利用的参考文献资料不是很多，一些地方还需要自己摸索。从现有的文献可以得知，本课题的产物收率不算很高，可以试着找到更加合适的后处理方法提高收率，减少产品损失。
实验中需要用到的一部分化学药品具有腐蚀性，毒性在试验过程中要注意防护措施，佩戴手套穿实验服戴防护眼镜。
实验后的后处理要做到废液集中处理，不可直接倒入下水道，以免污染环境。
- 可行性分析
从1930年开始国际上就已经开始有人探究以化学全合成法来制备吩嗪-1-羧酸，但收率很低仅有10%左右，且反应过程中大多都具有副反应多，分离纯化困难，原料试剂昂贵，对环境污染大等问题。直到1970年Challand等以2-溴-3-硝基苯甲酸酯为原料，与苯胺发生Jourdan-Ullmann偶联反应，然后经还原环化得到了吩嗪-1-羧酸类似物，总收率可达64%。1987年Rewcastle作了进一步改进，直接用2-溴-3-硝基苯甲酸为原料与苯胺进行Jourdan-Ullmann偶联反应，再经NaBH4在碱性条件下还原成环合成吩嗪-1-羧酸总产率可达65.5%。
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