CN110172076B - 一种含环外双键喹啉衍生物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含环外双键喹啉衍生物及其制备方法，以四炔类化合物和(s)‑(4‑异丙基恶唑啉‑2‑基)二茂铁为原料，在甲苯溶剂，在100‑110℃反应8‑14小时，即可合成结构复杂的含环外双键喹啉衍生物，与现有技术相比，本发明提供了一种全新的环外双键喹啉的合成方法，生成一系列新的环外双键喹啉衍生物。合成的环外双键喹啉衍生物具有较高原子经济性，结构更加复杂多样，具有一定的运用前景。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种含环外双键喹啉衍生物及其制备方法。
背景技术
喹啉的应用广泛，用作制备烟酸类及羟基喹啉类药物、菁蓝色素和感光色素、橡胶促进剂以及农药8-羟基喹啉酮等产品。用作有机合成试剂、碱性缩合剂和溶剂；用作分析试剂、溶剂，也用于矾酸盐及砷酸盐的分离；同时制作强心剂，还可以用做于酸、溶剂、防腐剂等；医药行业中还用于制作烟酸类及8-羟基喹啉药物；印染行业用于制取菁蓝色素和感光色素；橡胶行业用于制促进剂；农业方面用于制作8-羟基喹啉酮等农药。
但是，现有技术中喹啉的合成方法较为复杂，且喹啉衍生物的种类较为单一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含环外双键喹啉衍生物及其制备方法。以四炔类化合物作为底物，在甲苯溶剂中与(s)-(4-异丙基恶唑啉-2-基)二茂铁经一步反应即可合成结构复杂的含环外双键喹啉衍生物。
本发明采取的技术方案为：
一种含环外双键喹啉衍生物，所述含环外双键喹啉衍生物的结构式为：
其中，E为CO2R；R为六个碳以内的直链烷基或支链烷基；
R1为氢、卤素或六个碳以内的直链烷基或支链烷基。
进一步地，所述R优选为乙基或异丙基；所述R1优选为氢或氟。
进一步地，所述含环外双键喹啉衍生物的结构式为：
本发明还提供了一种含环外双键喹啉衍生物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)合成前体化合物，所述前体化合物的结构式为
其中，R为六个碳以内的直链烷基或支链烷基；R1为氢、卤素或六个碳以内的直链烷基或支链烷基；
(2)前体化合物在甲苯中与(s)-(4-异丙基恶唑啉-2-基)二茂铁反应，反应结束后分离、纯化，即可得到所述含环外双键喹啉衍生物。
进一步地，步骤(1)中，所述R为乙基或异丙基；所述R1为氢或氟。
步骤(2)中，所述反应的条件为100-110℃反应8-14小时，优选为110℃反应12小时。
步骤(2)中，所述前体化合物与(s)-(4-异丙基恶唑啉-2-基)二茂铁的物质的量之比为1：1-1.2。
步骤(2)中，所述前体化合物在甲苯中的浓度为1.0-3.0M。
步骤(2)中，所述分离、纯化的方法为：向反应结束的体系中加入水和乙酸乙酯进行萃取，收集有机相，有机相浓缩后进行柱层析纯化，再经结晶纯化，结晶纯化后的产物经石油醚洗涤。
进一步地，所述柱层析纯化的洗脱剂为乙酸乙酯：石油醚＝1:80；所述结晶纯化所用的溶剂为石油醚。
本发明以四炔类化合物和(s)-(4-异丙基恶唑啉-2-基)二茂铁为原料，在甲苯溶剂反应，首先四炔类化合物经HDDA反应环化成苯炔中间体，(s)-(4-异丙基恶唑啉-2-基)二茂铁上具有孤对电子的氮对苯炔中间体进行亲核进攻，然后进行2+2环加成反应形成四元环，四元环不稳定，接着开环形成氮上带负电荷、与二茂铁相连的碳上带正电荷的七元环，再进行负电荷重排、电荷转移、三元环开环和氢转移过程形成喹啉类化合物，最后另一分子的苯炔中间体通过协同过程夺去喹啉类化合物的两个氢原子最终形成具有环外双键的喹啉类化合物，以实施例2中得到具有含环外双键喹啉衍生物为例，其反应机理图如图10所示。
与现有技术相比，本发明提供了一种全新的环外双键喹啉的合成方法，生成一系列新的环外双键喹啉衍生物。合成的环外双键喹啉衍生物具有较高原子经济性，结构更加复杂多样，具有一定的运用前景。
附图说明
图1为含环外双键喹啉衍生物的结构式；
图2为实施例1中的含环外双键喹啉衍生物的结构式；
图3为实施例2中的含环外双键喹啉衍生物的结构式；
图4为实施例1中的含环外双键喹啉衍生物的合成反应式；
图5为实施例2中的含环外双键喹啉衍生物的合成反应式；
图6为实施例1合成的含环外双键喹啉衍生物的核磁共振氢谱；
图7为实施例1合成的含环外双键喹啉衍生物的核磁共振碳谱；
图8为实施例2合成的含环外双键喹啉衍生物的核磁共振氢谱；
图9为实施例2合成的含环外双键喹啉衍生物的核磁共振碳谱；
图10为实施例2合成的含环外双键喹啉衍生物的反应机理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种含环外双键喹啉衍生物，其结构式为：
所述含环外双键喹啉衍生物的制备方法包括以下步骤：
(1)以830mmol氢化钠为碱，将200mmol丙二酸二异丙酯与440mmol炔丙基溴加入到无水乙腈中冰水浴，搅拌反应8.5小时，产物加水洗涤，用乙酸乙酯萃取，减压旋干，以体积比为乙酸乙酯：石油醚＝1:80为洗脱剂进行柱层析，得到白色固体产物，减压浓缩干燥后，即化合物1a；
(2)将80mmol化合物1a与200mmol对氟苯乙炔基溴混合Pd(PPh3)2Cl2/CuI(2.56mmol/0.85mmol)的无水无氧催化体系中，摩尔比Pd(PPh3)2Cl2:CuI＝3:1，以336mmol三乙胺作碱，以150mL无水乙腈为溶剂，室温下搅拌反应11小时，产物用水洗涤，用乙酸乙酯萃取，减压旋干，以体积比为乙酸乙酯：石油醚＝1:80为洗脱剂进行柱层析，减压浓缩干燥后，得到淡黄色固体产物，即前体化合物2a；
(3)在110℃的条件下，2mmol前体化合物2a在10mL甲苯中与2mmol(s)-(4-异丙基恶唑啉-2-基)二茂铁反应12小时，反应结束后冷却至室温；
(4)向步骤(3)反应后的体系中加入水和乙酸乙酯进行萃取，收集有机相，有机相浓缩后以体积比为1:80的乙酸乙酯：石油醚为洗脱剂进行柱层析纯化，收集含目标产物的洗脱液并浓缩，然后加入乙酸乙酯至浓缩物刚好溶解，之后加入二十倍体积的石油醚在室温下进行静置结晶12h，抽滤，以石油醚洗涤滤渣得到的红色固体干燥，即为含环外双键喹啉衍生物，其产率为61％。
产物结构通过1H NMR、13C NMR来测定，如图6、7所示。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.67(s,1H),7.23(m,2H),7.01(m,4H),6.76(m,2H),5.15(q,J＝4.0Hz,2H),4.19(s,2H),4.15(m,5H),4.05(s,2H),4.01(m,2H),3.93(m,2H),3.72(s,1H),1.54(m,6H),1.33(m,12H).
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ171.72,163.66,162.73,161.18,160.32,157.98,146.24,139.99,139.15,138.38,137.55,136.52,133.15,133.07,132.88,126.15,119.57,119.53,119.17,115.69,115.47,113.65,113.44,95.21,88.08,80.62,71.25,69.34,69.27,68.68,59.14,41.99,40.24,30.98,21.66,21.16.ppm。
实施例2
一种含环外双键喹啉衍生物，其结构式为：
所述含环外双键喹啉衍生物的制备方法包括以下步骤：
(1)以830mmol氢化钠为碱，将200mmol丙二酸二乙酯与440mmol炔丙基溴加入到无水乙腈中冰水浴，搅拌反应8.5小时，产物加水洗涤，用乙酸乙酯萃取，减压旋干，以体积比为乙酸乙酯：石油醚＝1:80为洗脱剂进行柱层析，减压浓缩干燥后，得到白色固体产物，即化合物1b；
(2)将80mmol化合物1b与200mmol苯乙炔基溴混合Pd(PPh3)2Cl2/CuI(2.56mmol/0.85mmol)的无水无氧催化体系中，摩尔比Pd(PPh3)2Cl2:CuI＝3:1，以336mmol三乙胺作碱，以150mL无水乙腈为溶剂，室温下搅拌反应11小时，产物用水洗涤，用乙酸乙酯萃取，减压旋干，以体积比为乙酸乙酯：石油醚＝1:80为洗脱剂进行柱层析，减压浓缩干燥后，得到淡黄色固体产物，即前体化合物2b；
(3)在110℃的条件下，2mmol前体化合物2b在10mL甲苯中与2mmol(s)-(4-异丙基恶唑啉-2-基)二茂铁反应12小时，反应结束后冷却至室温；
(4)向步骤(3)反应后的体系中加入水和乙酸乙酯进行萃取，收集有机相，有机相浓缩后以体积比为1:80的乙酸乙酯：石油醚为洗脱剂进行柱层析纯化，收集含目标产物的洗脱液并浓缩，然后加入乙酸乙酯至浓缩物刚好溶解，之后加入二十倍体积的石油醚在室温下进行静置结晶12h，抽滤，以石油醚洗涤滤渣得到的红色固体干燥，即为含环外双键喹啉衍生物，其产率为63％。
所述含环外双键喹啉衍生物的反应机理图如图10所示。
产物结构通过1H NMR；13C NMR来测定，如图8、9所示。
1H NMR(400MHz,CDCl3)：δ8.67(s,1H),7.28(m,3H),7.26(m,3H),7.07(m,4H),4.31(q,J＝4.0Hz,4H),4.23(s,2H),4.13(m,5H),4.02(s,2H),3.97(m,4H),3.72(s,1H),1.55(m,6H),1.35(t,J＝4.0Hz,6H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)：δ172.24,157.84,146.15,140.52,140.40,140.06,138.22,137.17,131.41,131.31,128.17,128.01,126.71,126.22,126.09,123.62,121.88,119.20,96.13,88.66,80.58,71.23,69.24,68.56,61.81,59.09,42.09,40.33,30.92,21.18,14.14ppm.
上述参照实施例对一种含环外双键喹啉衍生物及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种含环外双键喹啉衍生物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）合成前体化合物，所述前体化合物的结构式为
；
（2）前体化合物在甲苯中与(s)-(4-异丙基恶唑啉-2-基）二茂铁反应，反应结束后分离、纯化，即得到所述含环外双键喹啉衍生物；
所述含环外双键喹啉衍生物的结构式为：
其中，E为CO2R；
R为六个碳以内的直链烷基或支链烷基；
R1为氢、卤素或六个碳以内的直链烷基或支链烷基。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述R为乙基或异丙基；所述R1为氢或氟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含环外双键喹啉衍生物的结构式为：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述反应的条件为100-110℃反应8-14小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述前体化合物与(s)-(4-异丙基恶唑啉-2-基）二茂铁的物质的量之比为 1：1-1.2。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述前体化合物在甲苯中的浓度为1.0-3.0M。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述分离、纯化的方法为：向反应结束的体系中加入水和乙酸乙酯进行萃取，收集有机相，有机相浓缩后进行柱层析纯化，再经结晶纯化。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述柱层析纯化的洗脱剂为乙酸乙酯：石油醚=1:80；所述结晶纯化所用的溶剂为石油醚。
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