CN114380741A - 一种2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及2‑甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物的制备方法，该方法是通过以下步骤实现的：将2‑甲基喹啉类化合物和羧酸混合，Selectfluor作为氧化剂，在硝酸银催化下进行反应，通过柱层析后得到2‑甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物。本发明提供的方法是Selectfluor作为氧化剂，在硝酸银催化下于水溶液中进行，底物溶解性好、适用性广；反应产率高，可控性强。本发明提供的方法绿色环保，副反应产物少，绿色、高效。
Description
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物的制备方法。
背景技术
2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物属于喹啉类化合物，在天然产物和药物中，喹啉及其衍生物普遍存在，具有广泛的生物活性。喹啉及其衍生物是非常重要的含氮杂环化合物, 可广泛应用于药物、杀菌剂、除草剂、缓蚀剂和功能材料等领域。据报道，喹啉及其衍生物具有抗癌、抗菌、抗炎、抗HIV等广泛的生物活性，此外喹啉类杂环常作为医药或农药母体结构引入到药物分子中。因此，合成2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物具有非常重要的药学价值及经济价值。
Minisci反应是合成喹啉衍生物的有效途径。Minisci反应可以在高温条件下进行，但是常伴随有大量副产物生成，还会带来有害物质的残留。为了更绿色、高效的合成出喹啉类衍生物各种催化剂及新技术被使用。Jin 等人开发了一种双催化烷基化合成2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物的方法。这种方法可以高收率的获得喹啉类化合物，但是需要光照，光催化剂，硫醇催化剂等反应条件，反应条件较为繁杂（Nature 2015, 525,87-90）。Sutherland等人开发了一种用过硫酸铵氧化合成的2-甲基喹啉类化合物的制备方法。这种方法可以获得烷基化的产物，但是所需的羧酸的量较大（Org. Lett. 2018, 20,6863-6867）。因此开发一种合成方法简单，选择性好的工艺成为了亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明公开了一种2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物的制备方法，该方法操作简便，底物适用范围广，产率高，应用性强。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
本发明提供了一种2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物的制备方法，
包括以下步骤：
（1）将2-甲基喹啉类化合物和羧酸混合，Selectfluor作为氧化剂，在硝酸银催化下于溶剂中进行反应；
（2）通过柱层析后得到2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物；
其中，所述2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物结构式为：
式中，所述R1为卤素、硝基、三氟甲基或氢，R2为烷基。
进一步的，所述2-甲基喹啉类化合物与羧酸的摩尔比为1：1.0-2.0；优选的摩尔比为1：1.5。
进一步的，所述2-甲基喹啉类化合物的通式为：
所述R为卤素、硝基、三氟甲基或氢。
进一步的，所述2-甲基喹啉类化合物和硝酸银摩尔比为1：0.25-1.00；优选的摩尔比为1：0.50。
进一步的，所述2-甲基喹啉类化合物和Selectfluor摩尔比为1：1-6；优选的摩尔比为1：4。
进一步的，所述溶剂为水；所述溶剂和硝酸银、Selectfluor的料液比为1mL：0.05mmol：0.4 mmol。
进一步的，所述反应的温度为50-100 ℃；优选的反应温度为80 ℃；反应时间为8h。
进一步的，所述柱层析的洗脱剂为乙酸乙酯与正己烷按照体积比为1：15。
本发明中反应方程式如下：
本发明的有益效果为：
（1）本发明提供的方法在Selectfluor作为氧化剂，硝酸银催化下，在水溶液中进行，底物溶解性好、适用性广；反应产率高，可控性强。
（2）本发明提供的方法绿色环保，副反应产物少，绿色、高效。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
实施例1
-甲基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(4 mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物2，4-二甲基喹啉142.8 mg，产率为91%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.01 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.92 (d, J = 8.3Hz, 1H), 7.69–7.62 (m, 1H), 7.48 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.11 (s, 1H), 2.68 (s,3H), 2.64 (s, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 158.56 , 147.56 , 144.20 , 129.07, 129.01 , 126.49 , 125.37 , 123.51 , 122.64 , 25.10 , 18.50 .
实施例2
2-甲基喹啉（1 mmol）、丙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5mmol）、Selectfluor(4 mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物4-乙基-2-甲基喹啉153.5 mg，产率为90%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.02 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.95 (d, J = 8.3Hz, 1H), 7.65–7.60 (m, 1H), 7.48–7.43 (m, 1H), 7.10 (s, 1H), 3.03 (q, J = 7.5Hz, 2H), 2.69 (s, 3H), 1.35 (t, J = 7.5 Hz, 3H).13C NMR(100 MHz, CDCl3) δ158.66 , 149.72 , 147.77 , 129.18 , 128.85 , 125.60 , 125.28 , 123.08 ,120.51 , 25.20 , 24.82 , 13.92 .
实施例3
2-甲基喹啉（1 mmol）、异丁酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(4mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物4-异丙基-2-甲基喹啉162.9mg，产率为88%。
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实施例4
2-甲基喹啉（1 mmol）、3-苯基丙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(4 mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物2-甲基-4-苯乙基喹啉227.4 mg，产率为92%。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 8.06 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 8.02 (d, J = 8.3Hz, 1H), 7.68 (ddd, J = 8.2, 7.0, 1.2 Hz, 1H), 7.53–7.49 (m, 1H), 7.32 (t, J= 7.4 Hz, 2H), 7.25 (d, J = 7.4 Hz, 1H), 7.22 (d, J = 7.1 Hz, 2H), 7.09 (s,1H), 3.34 (dd, J = 9.4, 6.9 Hz, 2H), 3.06 (dd, J = 9.4, 6.9 Hz, 2H), 2.70 (s,3H). 13C NMR (150 MHz, CDCl3) δ 158.61 , 147.83 , 147.50 , 141.05 , 129.26 ,129.14 , 128.51 , 128.34 , 126.28 , 125.60 , 123.13 , 121.72 , 36.19 , 34.12, 25.20.
实施例5
6-氟-2-甲基喹啉（1 mmol）、环己甲酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(4 mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物4-环己基-6-氟-2-甲基喹啉206.7 mg，产率为85%。
1H NMR(600 MHz, CDCl3) δ 8.01 (dd, J = 9.2, 5.7 Hz, 1H), 7.60 (dd, J =10.5, 2.8 Hz, 1H), 7.40 (ddd, J = 9.1, 8.1, 2.8 Hz, 1H), 7.16 (s, 1H), 3.11(ddd, J = 11.2, 7.1, 2.9 Hz, 1H), 2.69 (s, 3H), 1.99–1.29 (m, 10H).13C NMR(150MHz, CDCl3) δ 160.00 (d, J = 245.3 Hz), 158.02 (d, J = 2.5 Hz), 152.80 (d, J= 5.5 Hz), 145.04 , 131.67 (d, J = 9.1 Hz), 125.83 (d, J = 9.0 Hz), 118.90 ,118.66 (d, J = 25.4 Hz), 106.56 (d, J = 22.5 Hz), 39.00 , 33.36 , 26.80 ,26.19 , 25.25 .
实施例6
6-氟-2-甲基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(4mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物6-氟-2，4-二甲基喹啉162.8mg，产率为93%。
1H NMR(600 MHz, CDCl3) δ 8.01 (dd, J = 9.2, 5.5 Hz, 1H), 7.52 (dd, J =9.8, 2.8 Hz, 1H), 7.45–7.40 (m, 1H), 7.15 (s, 1H), 2.68 (s, 3H), 2.61 (s,3H).13C NMR(150 MHz, CDCl3) δ 159.94 (d, J = 246.3 Hz), 157.87 (d, J = 2.6Hz), 144.56 , 143.77 (d, J = 5.3 Hz), 131.31 (d, J = 9.0 Hz), 127.22 (d, J =9.1 Hz), 123.27 , 119.02 (d, J = 25.4 Hz), 107.23 (d, J = 22.1 Hz), 24.94 ,18.60 .
实施例7
6-氯-2-甲基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(4mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物6-氯-2，4-二甲基喹啉158.6mg，产率为83%。
1H NMR(400 MHz, CDCl3) δ 7.93 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 7.87 (d, J = 2.2Hz, 1H), 7.58 (dd, J = 8.9, 2.3 Hz, 1H), 7.12 (s, 1H), 2.66 (s, 3H), 2.60 (s,3H).13C NMR(100 MHz, CDCl3) δ 158.92 , 145.95 , 143.44 , 131.17 , 130.62 ,129.86 , 127.26 , 123.40 , 122.69 , 25.05 , 18.45 .
实施例8
2-甲基-8-硝基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(4 mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物2，4-二甲基-8-硝基喹啉194.0 mg，产率为96%。
1H NMR(600 MHz, CDCl3) δ 8.01 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.75 (d, J = 8.4Hz, 1H), 7.32 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.30 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 2.68 (s, 3H),2.48 (s, 3H).13C NMR(150 MHz, CDCl3) δ 161.45 , 147.99 , 139.09 , 135.34 ,129.63 , 128.73 , 127.55 , 125.08 , 122.91 , 25.49 , 17.16 .
实施例9
2-甲基-6-(三氟甲基)喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(4 mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物2,4-二甲基-6-(三氟甲基)喹啉180.1 mg，产率为80%。
1H NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.23 (s, 1H), 8.12 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 7.84(dd, J = 8.8, 1.6 Hz, 1H), 7.23 (s, 1H), 2.72 (s, 3H), 2.70 (s, 3H). 13C NMR(100 MHz, CDCl3) δ 161.10, 148.65, 145.25, 130.14, 127.28 (d, J = 32.4 Hz),125.70, 124.91 (dd, J = 6.1, 3.1 Hz), 124.23 (d, J = 272.1 Hz), 123.85,121.63 (q, J = 4.3 Hz), 25.24, 18.50.
对比例1
2-甲基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、Selectfluor(4 mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）未得到目的产物2,4-二甲基喹啉，产率为0%。
对比例2
2-甲基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.15 mmol）、Selectfluor(4mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物2,4-二甲基喹啉65.4 mg，产率为42%。
对比例3
2-甲基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硝酸银（1.5 mmol）、Selectfluor(4mmol)和磁子加入到水溶液（10ml）中并在80 ℃反应8h，加20ml水和20ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物2,4-二甲基喹啉133.5 mg，产率为85%。
对比例4
2-甲基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(0.5mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物2,4-二甲基喹啉34.3 mg，产率为22%。
对比例5
2-甲基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(8mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物2,4-二甲基喹啉128.5 mg，产率为83%。
对比例6
2-甲基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(4mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在40 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物2,4-二甲基喹啉70.8 mg，产率为45%。
对比例7
2-甲基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硝酸银（0.5 mmol）、Selectfluor(4mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在120 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物2,4-二甲基喹啉31.4 mg，产率为20%。
对比例 8
2-甲基喹啉（1 mmol）、乙酸（2.0 mmol）、硫酸铜（0.5 mmol）、Selectfluor(4mmol)和磁子加入到水溶液（10 ml）中并在80 ℃反应8 h，加20 ml水和20 ml乙酸乙酯，加碳酸氢钠快速搅拌至无气泡产生，乙酸乙酯萃取（3*20 mL），合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯/正己烷=1：15）得产物2，4-二甲基喹啉125.8 mg，产率为81%。
Claims (8)
1.一种2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物的制备方法，其特征在于，
包括以下步骤：
（1）将2-甲基喹啉类化合物和羧酸混合，Selectfluor作为氧化剂，在硝酸银催化下于溶剂中进行反应；
（2）通过柱层析后得到2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物；
其中，所述2-甲基喹啉类化合物的4号位烷基化衍生物结构式为：
式中，所述R1为卤素、硝基、三氟甲基或氢，R2为烷基。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述2-甲基喹啉类化合物与羧酸的摩尔比为1：1.0-2.0；优选的摩尔比为1：1.5。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述2-甲基喹啉类化合物的通式为：
所述R为卤素、硝基、三氟甲基或氢。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述2-甲基喹啉类化合物和硝酸银摩尔比为1：0.25-1.00；优选的摩尔比为1：0.50。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述2-甲基喹啉类化合物和Selectfluor摩尔比为1：1-6；优选的摩尔比为1：4。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水；所述溶剂和硝酸银、Selectfluor的料液比为1mL：0.05 mmol：0.4 mmol。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为50-100℃；优选的反应温度为80 ℃；反应时间为8h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述柱层析的洗脱剂为乙酸乙酯与正己烷按照体积比为1：15。
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