一種合成喹喔啉衍生物的方法
2023-04-30 09:28:41
專利名稱：一種合成喹喔啉衍生物的方法
技術領域：
本發明涉及有機合成領域，具體涉及一種合成喹喔啉衍生物的方法。
背景技術：
喹喔啉衍生物是一類重要的苯並吡嗪類雜環化合物，具有較髙的電子親和 勢能與熱穩定性，喹喔啉化合物由於其內部共扼結構廣泛用於螢光探針材料。 經典的合成喹喔啉的方法是在乙醇或醋酸體系中加入l，2-二酮與芳基l，2-二胺 類化合物，加熱回流2 12h得到產物，產率為34 85%。
近來，有很多文獻報導了合成喹喔啉的方法例如公開號為CN1590378 的中國專利《一類喹喔啉衍生物及其製備方法和用途》，公開了一種合成喹喔 啉衍生物的合成方法以1， 2-二酮和芳基1， 2-二胺類化合物為反應物，於 極性的非質子性溶劑中反應，反應溫度為溶劑的回流溫度；例如用Bi催化環 氧化合物與芳基1,2- 二胺合成喹喔啉；用 Pd(OAC)2或者 RuCl2-(PPh3)3-TEMPO或者Mn02來氧化a-羥基酮與芳基1，2-二胺的反應得 到喹喔啉；用4位脫羥基的4-氯-a-D-半乳糖與芳基1，2-二胺反應來合成；用 酸性的HY(Si/A)沸石催化鄰苯二胺與1,2-丙二醇反應生成喹喔啉；用離子液 體[TMPSAHS04催化oi-羰基硫代醯胺與鄰苯二胺的縮合反應，在甲醇/乙酸 體系中用微波促進鄰苯二胺1，2-二酮的縮合；用分子碘在乙腈或二甲亞碸中鄰 苯二胺與1，2-二酮的縮合；用固體酸如SA、 Montmorillonite K-IO、 SSA、 H6P2W18062*24H20催化鄰苯二胺與1，2-二酮的縮合；用聚苯胺硫酸鹽 (polyaniline-sulfate salt)催化鄰苯二胺與1，2-二酮縮合；用InCl3、 MnCl2 等路易斯酸催化鄰苯二胺與1，2-二酮的縮合；Hemvi等人還報告了在水中用 CuSO4'5H20，在醋酸中用Zn/L-Proline催化合成喹喔啉。
但是，上述各種合成方法都存在著一些缺陷，比如反應條件劇烈、產率較 低、繁瑣的後處理、使用有毒且昂貴的貴金屬催化劑，用有毒性的有機溶劑， 環境汙染大，有些催化劑在後處理的過程中被破壞而失效或催化性能降低，從而使催化劑不可以多次回收循環使用，利用效率降低
發明內容
本發明目的是提供一種合成喹喔啉衍生物的方法，該方法反應條件溫和、 產率髙、催化劑可以回收利用。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是 一種合成喹喔啉衍生物的方 法，以1， 2-二酮和芳基1， 2-二胺為反應物合成喹喔啉衍生物；具體包括以 下步驟
按l， 2-二酮與芳基l， 2-二胺的物質的量的比為1: 1 1: 1.01,取l， 2-二酮與芳基1， 2-二胺溶解於溶劑，加入催化劑三氟甲磺酸金屬鹽，常溫攪 拌下反應獲得喹喔啉衍生物；
反應過程如下
0. .0
r1 r2
nH2
r'
n、 ，r1
n r'
所述1， 2-二酮的結構式如下
o、 ，o
R1 R'
、其中R1和RS分別選自芳香性的苯基1
、呋喃基fi5或噻吩
基f^6的一種，其中R4， R5， W分別選自2位或3位或4位的氫、甲基、甲 氧基、滷素、苯甲醯基或硝基中的一種；
R1和R"分別選自苯基(V=A)、 2-甲基苯基(
ch3
)、2-甲氧基苯
..och
.ci
.Br
基(
2-鵬苯基 (
)、2-氟苯基(
)、2-氯苯基(
)、2-苯甲醯基苯基(
)、2-溴苯基(
)、2-硝基苯基(
3-甲基苯基(、^ch3)、 3-甲氧基苯基(、Aqch3)、 3-氟苯基(
)、
:)、3-氯苯基(^A:i)、3-溴苯基("^Br)、3-碘苯基(^S)、3-苯甲醯基苯基( 6 )、
3-硝基苯基(、》N03)、 4-甲基苯基(CH3)、 4_甲氧基苯基(OCH3)、 4_氟苯基
4-溴苯基
4-碘苯基(i )、 4-苯甲醯基苯
,〇x_ 'O、 /、
14 S 《〃
(CH3)、3-甲氧基呋喃基(OCH3)、3-氟呋喃基(—、F)、3-氯呋喃基(、Cl)、
眾
1jT tt 'c
3-溴呋喃基("Br)、 3-碘呋喃基(、i )、 3-苯甲醯基呋喃基(& 、 )、 3-
眾
,o、
,o、
硝基呋喃基(N02)、 4-甲基呋喃基(ch3)、 4-甲氧基呋喃基( och3)、 4-氟呋喃基(^F)、 4-氯呋喃基(一d)、 4-溴呋喃基(^Br)、 4-碘呋喃基
眾
眾 〃 \
、"\ /〇\
U c… (、)、4-苯甲醯基呋喃基( S )、4-硝基呋喃基( N02)、5-甲基呋
眾
喃基(U eH3)、 5-甲氧基呋喃基(
眾
-OCH，
眾
)、5-氟呋喃基(
.0、
)、5-氯
.。y ..'0\^ 呋喃基(1U e')、5-溴呋喃基(t B「)、 5-碘呋哺基(^il—1)、 5-苯甲醯基
.o、
.o、
.s、
呋喃基(U & U)、 5-硝基呋喃基(2)、 2-噻吩基(U )、 3-甲
,s、
,s、
,s、
基噻吩基( ch3)、 3陽甲氧基噻吩基(och3)、 3-氟噻吩基(—V)、 3-氯噻
吩基("ci)、 3-溴噻吩基(、B「)、 3-碘噻吩基、 3-苯甲醯基噻吩基
)、4-硝基苯基(
02N-
呋喃基(
)、3-甲基呋喃基(r~^)、 3-硝基噻吩基("N02)、 4-甲基噻吩基(ch。、 4-甲氧基噻
吩基(^3ch3)、4-氟噻吩基(^F)、4-氯噻吩基(^^)、4-溴噻吩基( Br)、
4-碘噻吩基("i)、 4-苯甲醯基噻吩基(3 )、4-硝基噻吩基(n")、
5-甲基噻吩基(
—ch3
)、5-甲氧基噻吩基(
-och3
)、5-氟噻吩基(
)、
5-氯噻吩基(一ii一a)、 S-溴噻吩基(^i「 「)、 S-碘噻吩基(1J廠)、5-苯甲
醯基噻吩基(^^S^^)或5-硝基噻吩基("0「')中的一種；
所述芳基l， 2-二胺結構式如下
、nh2
其中W為3位或4位的氫、甲基、甲氧基、氟、氯、溴、碘、苯甲醯基'
硝基中的一種；
..nh2
，2
、圖7
芳基l， 2-二胺選自鄰苯二胺("^nh2)、 3-甲基鄰苯二胺(CH3 )、
，2 ,/nh2 、nh2 Y 、nh
3-甲氧基鄰苯二胺(0CH3)、 3-氟鄰苯二胺(
,nh2 ,《:;^/nh2
(61 )、3-溴鄰苯二胺(& )、3-碘鄰苯二胺(
h2n、 ，nh2 h2n nh2
)、3-氯鄰苯二胺
、nh
-)、3-苯甲醯基
鄰苯二胺(
h2n nh2
)、3-硝基鄰苯二胺(
h2n nh2
NC>2)、 4-甲基鄰苯二胺
h2n nh2
ch3)、 4-甲氧基鄰苯二胺( och。、 4_氟鄰苯二胺( f )、 4-氯鄰苯二胺( formula see original document page 8 )、4-溴鄰苯二胺( formula see original document page 8、)、4-碘鄰苯二胺(formula see original document page 8)、
4-苯甲醯基鄰苯二胺( formula see original document page 8 )或4-硝基鄰苯二胺( formula see original document page 82)中的一種。
所述催化劑為三氟甲磺酸金屬鹽，其分子式為M(OTf)x，其中金屬M選 自鈧(Sc)、釔(Y)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cn)、 鋅(Zn)、銀(Ag)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻 (Sb)或鉍(Bi); x的數值等於金屬陽離子的價態的數值；催化劑和1， 2-二 酮的物質的量的比為0.01: 1。
上述技術方案中，所述溶劑選自乙醇或水中的一種。
上述技術方案中，反應無需氣體保護，常溫攪拌S 15min結束，體系經 過冷卻，過濾即可得到產物，重結晶後可以得到髙純度的產物。
由於上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點
1. 由於催化劑三氟甲磺酸金屬鹽、以及反應物l， 2-芳基二酮或者1, 2-雜芳基二酮和鄰苯二胺的應用，該反應可以在常溫下進行，無需加熱，也無需 氣體保護，反應條件簡單、溫和，並且反應產率髙，最髙可以達到100%的產 率;
2. 以三氟甲磺酸金屬鹽為催化劑，並且催化劑的用量僅僅為1， 2-二酮物 質的量的1%,催化劑不僅性能穩定，而且可以重複利用10次左右，還使得 反應的後處理變得簡單，因為反應結束後，經過冷卻，產物將結晶析出，而催 化劑等其他非產物仍在溶液中，因此只要進行冷卻、過濾、洗滌、重結晶即可 完成後處理，降低了成本；
3. 溶劑採用乙醇或水，降低了對環境的汙染。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步描述，但實施例不以任何方式限制本發明
實施例1:
本實施例為2，3-二苯基喹喔啉的合成，以聯苯醯、鄰苯二胺、三氟甲磺酸 鎵、乙醇為原料，其反應式如下
製備方法在圓底燒瓶中加入1 mmol聯苯醯，lmmol鄰苯二胺，1 mL 含0.01 mmol三氟甲磺酸鎵的乙醇溶液，再加入乙醇2mL，室溫攪拌5 min， 有大量白色固體析出。
把反應瓶放在冰鹽浴中充分冷卻，過濾得到白色固體。
產率100%，此喹喔啉熔點為128-129°C;核磁氫譜(400Hz， CDC13): S 8.25-7.70 (m， 4H，喹喔啉-H)， 7.60-7.28 (m， IOH， Ar-H)。
實施例2:
本實施例為2，3-二(4-氯苯基)喹喔啉的合成，以4,4'-二氯聯苯醯、鄰苯二 胺、三氟甲磺酸鎵、乙醇為原料，其反應式如下
製備方法在圓底燒瓶中加入1 mmol 4,4，-聯苯醯，lmmol鄰苯二胺，1 mL含O.Ol mmol三氟甲磺酸鎵的乙醇溶液，再加入乙醇2mL，室溫攪拌10 min，有大量白色固體析出。
把反應瓶放在冰鹽浴中充分冷卻，過濾得到白色固體。
產率100%,此喹喔啉熔點為188-190'C，核磁氫譜(400Hz， CDC13): S 8.18-7.78 (m， 4H,喹喔啉-H)， 7.48-7.33 (m, 8H, Ar-H). calcd for C20H12N2 37C12 (M+)354.0319， found 354.0307。實施例3:
本實施例為6-甲基-2，3-二苯基喹喔啉的合成，以聯苯醯、4-甲基鄰苯二胺、 三氟甲磺酸鎵、乙醇為原料，其反應式如下
製備方法在圓底燒瓶中加入1 mmol聯苯醯，1 mmol 4-甲基鄰苯二胺， 1 mL含O.Ol mmol三氟甲磺酸鎵的乙醇溶液，再加入乙醇2 mL,室溫攪拌 10min，有大量白色固體析出。把反應瓶放在冰鹽浴中充分冷卻，過濾得到白 色固體
產率100%，此喹喔啉烙點為112-114'C，核磁氫譜(400Hz， CDC13): S 8.10-7.59 (m， 3H，喹喔啉-H), 7.54-7.30 (m， IOH， Ar-H), 2.68-2.60 (s， 3H， CH3). calcd for C21H16N2 (M+) 296.1313, found 296.1313。
實施例4:
本實施例為6-苯基-2,3-二苯基喹喔啉的合成，以聯苯醯、4-苯基鄰苯二胺、 三氟甲磺酸鎵、乙醇為原料，其反應式如下
製備方法在圓底燒瓶中加入1 mmol聯苯醯，1 mmol 4-苯基鄰苯二胺， 1 mL含0.01 mmol三氟甲磺酸鎵的乙醇溶液，再加入乙醇2 mL，室溫攪拌 10min，有大量白色固體析出。把反應瓶放在冰鹽浴中充分冷卻，過濾得到白 色固體。
產率100%，此喹喔啉熔點為144-146'C,核磁氫譜(400Hz， CDCl3): S 8.46-8.00 (m， 3H，喹喔啉-H)， 7.83-7.30 (m, 15H， Ar-H);髙分辨質譜m/z (%)， calcd for C26H18N2 (M+) 358.1470， found 358.1454。實施例5:
本實施例為6-氯-2，3-二苯基喹喔啉的合成，以聯苯醯、4-氯鄰苯二胺、三 氟甲磺酸鎵、乙醇為原料，其反應式如下formula see original document page 11
製備方法在圓底燒瓶中加入1 mmol聯苯醯，l mmol 4-氯鄰苯二胺，1 mL 含0.01 mmol三氟甲磺酸鎵的乙醇溶液，再加入乙醇2 mL,室溫攪拌10 miii, 有大量白色固體析出。把反應瓶放在冰鹽浴中充分冷卻，過濾得到白色固體。
產率94%,此喹喔啉烙點為124— 126'C,核磁氫譜(400Hz， CDC13): S 8.20-7.65 (m, 3H，喹喔啉-H)，7.55-7.29 (m, IOH， Ar-H)。
實施例6:
本實施例為2，3-二(2-呋喃基)喹喔啉的合成，以2，3-呋喃二酮、鄰苯二胺、 三氟甲磺酸鎵、乙醇為原料，其反應式如下formula see original document page 11
製備方法在圓底燒瓶中加入1 mmol 2，3-呋喃二酮，lmmol鄰苯二胺， 1 mL含0.01 mmol三氟甲磺酸鎵的乙醇溶液，再加入乙醇2 mL，室溫攪拌 lOmhi，有大量固體析出，濃縮，快速過柱得到產物。
產率99%，此喹喔啉熔點為134-135'C,核磁氫譜(400Hz， CDC13): S 8.18-7.73 (m， 4H,喹喔啉-H)， 7.66-6.66 (m， 6H，呋喃-H)。
實施例7:
本實施例為6-甲基-2，3-二(2-呋喃基)喹喔啉的合成，以2，3-呋喃二酮、4-甲基鄰苯二胺、三氟甲磺酸鎵、乙醇為原料，其反應式如下製備方法在圓底燒瓶中加入1 mmol 2，3-呋喃二酮，lmmol4-甲基鄰苯 二胺，1 mL含0.01 mmol三氟甲磺酸鎵的乙醇溶液，再加入乙醇2mL，室溫 攪拌10min，有大量固體析出，濃縮，快速過柱得到產物。
產率99%，此喹喔啉熔點為116-118'C，核磁氫譜(400Hz， CDC13): S 8.06-7.59 (m， 3H，喹喔啉-H)， 7.59-6.50 (m， 6H，呋喃-H)， 2.55-2.65 (s， 3H, CH3-H)。
實施例8:
本實施例為6-苯基-2，3-二(2-呋喃基)喹喔啉的合成，以2，3-呋喃二酮、4-苯基鄰苯二胺、三氟甲磺酸鎵、乙醇為原料，其反應式如下
製備方法在圓底燒瓶中加入1 mmol 2，3-呋喃二酮，1mmol4-苯基鄰苯 二胺，1 mL含0.01 mmol三氟甲磺酸鎵的乙醇溶液，再加入乙醇2mL,室溫 攪拌10min,有大量固體析出，濃縮，快速過柱得到產物。
產率99%，此喹喔啉熔點為106-108'C，核磁氫譜(400Hz， CDC13): 5 8.39-8.01 (m， 3H，喹喔啉-H)， 7.59-6.50 (m， 6H，呋喃-H)。
權利要求
1.一種合成喹喔啉衍生物的方法，以1，2-二酮和芳基1，2-二胺為反應物合成喹喔啉衍生物；其特徵在於取1，2-二酮與芳基1，2-二胺溶解於溶劑，加入催化劑三氟甲磺酸金屬鹽，常溫攪拌下反應獲得喹喔啉衍生物；所述1，2-二酮的結構式如下 top= "64" left = "30"/>其中R1和R2分別選自芳香性的苯基 top= "61" left = "129"/>呋喃基 top= "61" left = "163"/>或噻吩基 top= "78" left = "25"/>的一種，其中R4，R5，R6分別選自2位或3位或4位的氫、甲基、甲氧基、滷素、苯甲醯基或硝基中的一種。
2. 根據權利要求1所述的合成喹喔啉衍生物的方法，其特徵在於催化 劑和1， 2-二酮的物質的量的比為0.01: 1。
3. 根據權利要求1所述的合成喹喔啉衍生物的方法，其特徵在於所述 溶劑選自乙醇或水中的一種。
4. 根據權利要求1所述的合成喹喔啉衍生物的方法，其特徵在於反應 時間為5 15min。
5. 根據權利要求1所述的合成喹喔啉衍生物的方法，其特徵在於所述 1， 2-二酮的結構式如下r1"—、r2，其中R1和112分別選自苯基、2-甲基苯基、2-甲氧基苯基、2-氟苯基、2-氯苯基、2-溴苯基、2-碘苯基、2-苯甲醯基苯基、2-硝基苯基、3-甲基苯基、3-甲氧基苯基、3-氟苯基、3-氯苯基、3-溴苯基、3-碘苯基、3-苯 甲醯基苯基、3-硝基苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、 4-溴苯基、4-碘苯基、4-苯甲醯基苯基、4-硝基苯基、2-呋喃基、3-甲基呋喃 基、3-甲氧基呋喃基、3-氟呋喃基、3-氯呋喃基、3-溴呋喃基、3-碘呋喃基、 3-苯甲醯基呋喃基、3-硝基呋喃基、4-甲基呋喃基、4-甲氧基呋喃基、4-氟呋 喃基、4-氯呋喃基、4-溴呋喃基、4-碘呋喃基、4-苯甲醯基呋喃基、4-硝基呋 喃基、5-甲基呋喃基、5-甲氧基呋喃基、5-氟呋喃基、5-氯呋喃基、5-溴呋喃 基、5-碘呋喃基、5-苯甲醯基呋哺基、5-硝基呋喃基、2-噻吩基、3-甲基噻吩 基、3-甲氧基噻吩基、3-氟噻吩基、3-氯噻吩基、3-溴噻吩基、3-碘噻吩基、 3-苯甲醯基噻吩基、3-硝基噻吩基、4-甲基噻吩基、4-甲氧基噻吩基、4-氟噻吩基、4-氯噻吩基、4-溴噻吩基、4-碘噻吩基、4-苯甲醯基噻吩基、4-硝基噻 吩基、5-甲基噻吩基、5-甲氧基噻吩基、5-氟噻吩基、5-氯噻吩基、5-溴噻吩 基、5-碘噻吩基、5-苯甲醯基噻吩基或5-硝基噻吩基中的一種。
6.根據權利要求1所述的合成喹喔啉衍生物的方法，其特徵在於 所述芳基1， 2-二胺結構式如下其中RJ為3位或4位的氫、甲基、甲氧基、氟、氯、溴、碘、苯甲醯基、 硝基中的一種；芳基1, 2-二胺選自鄰苯二胺、3-甲基鄰苯二胺、3-甲氧基鄰苯二胺、 3-氟鄰苯二胺、3-氯鄰苯二胺、3-溴鄰苯二胺、3-碘鄰苯二胺、3-苯甲醯基鄰 苯二胺、3-硝基鄰苯二胺、4-甲基鄰苯二胺、4-甲氧基鄰苯二胺、4-氟鄰苯二 胺、4-氯鄰苯二胺、4-溴鄰苯二胺、4-碘鄰苯二胺、4-苯甲醯基鄰苯二胺或4-硝基鄰苯二胺中的一種。
全文摘要
本發明公開了一種合成喹喔啉衍生物的方法，按1，2-二酮與芳基1，2-二胺的物質的量的比為1∶1～1∶1.01，取1，2-二酮與芳基1，2-二胺溶解於乙醇或水，加入催化劑三氟甲磺酸金屬鹽，常溫攪拌下反應獲得喹喔啉衍生物，冷卻、過濾、重結晶後得純產物。該方法反應條件溫和、產率高達90％以上，最高可以達100％，而且催化劑可以回收率用10次左右，反應體系對環境汙染小。
文檔編號C07D405/14GK101318938SQ200810023118
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月14日 優先權日2008年7月14日
發明者潘向強, 茅海峰, 蔡晶晶, 鄒建平, 陳唐明 申請人:蘇州大學