专利名称：一种合成喹喔啉衍生物的方法
技术领域：
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种合成喹喔啉衍生物的方法。
背景技术：
喹喔啉衍生物是一类重要的苯并吡嗪类杂环化合物，具有较髙的电子亲和 势能与热稳定性，喹喔啉化合物由于其内部共扼结构广泛用于荧光探针材料。 经典的合成喹喔啉的方法是在乙醇或醋酸体系中加入l，2-二酮与芳基l，2-二胺 类化合物，加热回流2 12h得到产物，产率为34 85%。
近来，有很多文献报道了合成喹喔啉的方法例如公开号为CN1590378 的中国专利《一类喹喔啉衍生物及其制备方法和用途》，公开了一种合成喹喔 啉衍生物的合成方法以1， 2-二酮和芳基1， 2-二胺类化合物为反应物，于 极性的非质子性溶剂中反应，反应温度为溶剂的回流温度；例如用Bi催化环 氧化合物与芳基1,2- 二胺合成喹喔啉；用 Pd(OAC)2或者 RuCl2-(PPh3)3-TEMPO或者Mn02来氧化a-羟基酮与芳基1，2-二胺的反应得 到喹喔啉；用4位脱羟基的4-氯-a-D-半乳糖与芳基1，2-二胺反应来合成；用 酸性的HY(Si/A)沸石催化邻苯二胺与1,2-丙二醇反应生成喹喔啉；用离子液 体[TMPSAHS04催化oi-羰基硫代酰胺与邻苯二胺的縮合反应，在甲醇/乙酸 体系中用微波促进邻苯二胺1，2-二酮的縮合；用分子碘在乙腈或二甲亚砜中邻 苯二胺与1，2-二酮的缩合；用固体酸如SA、 Montmorillonite K-IO、 SSA、 H6P2W18062*24H20催化邻苯二胺与1，2-二酮的缩合；用聚苯胺硫酸盐 (polyaniline-sulfate salt)催化邻苯二胺与1，2-二酮縮合；用InCl3、 MnCl2 等路易斯酸催化邻苯二胺与1，2-二酮的缩合；Hemvi等人还报告了在水中用 CuSO4'5H20，在醋酸中用Zn/L-Proline催化合成喹喔啉。
但是，上述各种合成方法都存在着一些缺陷，比如反应条件剧烈、产率较 低、繁琐的后处理、使用有毒且昂贵的贵金属催化剂，用有毒性的有机溶剂， 环境污染大，有些催化剂在后处理的过程中被破坏而失效或催化性能降低，从而使催化剂不可以多次回收循环使用，利用效率降低
发明内容
本发明目的是提供一种合成喹喔啉衍生物的方法，该方法反应条件温和、 产率髙、催化剂可以回收利用。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是 一种合成喹喔啉衍生物的方 法，以1， 2-二酮和芳基1， 2-二胺为反应物合成喹喔啉衍生物；具体包括以 下步骤
按l， 2-二酮与芳基l， 2-二胺的物质的量的比为1: 1 1: 1.01,取l， 2-二酮与芳基1， 2-二胺溶解于溶剂，加入催化剂三氟甲磺酸金属盐，常温搅 拌下反应获得喹喔啉衍生物；
反应过程如下
0. .0
r1 r2
nH2
r'
n、 ，r1
n r'
所述1， 2-二酮的结构式如下
o、 ，o
R1 R'
、其中R1和RS分别选自芳香性的苯基1
、呋喃基fi5或噻吩
基f^6的一种，其中R4， R5， W分别选自2位或3位或4位的氢、甲基、甲 氧基、卤素、苯甲酰基或硝基中的一种；
R1和R"分别选自苯基(V=A)、 2-甲基苯基(
ch3
)、2-甲氧基苯
..och
.ci
.Br
基(
2-鹏苯基 (
)、2-氟苯基(
)、2-氯苯基(
)、2-苯甲酰基苯基(
)、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-苯甲酰基苯基( 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-苯甲酰基苯
,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)、
众
1jT tt 'c
3-溴呋喃基("Br)、 3-碘呋喃基(、i )、 3-苯甲酰基呋喃基(& 、 )、 3-
众
,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
众
众 〃 \
、"\ /〇\
U c… (、)、4-苯甲酰基呋喃基( S )、4-硝基呋喃基( N02)、5-甲基呋
众
喃基(U eH3)、 5-甲氧基呋喃基(
众
-OCH，
众
)、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-苯甲酰基
.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-苯甲酰基噻吩基
)、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-苯甲酰基噻吩基(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厂)、5-苯甲
酰基噻吩基(^^S^^)或5-硝基噻吩基("0「')中的一种；
所述芳基l， 2-二胺结构式如下
、nh2
其中W为3位或4位的氢、甲基、甲氧基、氟、氯、溴、碘、苯甲酰基'
硝基中的一种；
..nh2
，2
、图7
芳基l， 2-二胺选自邻苯二胺("^nh2)、 3-甲基邻苯二胺(CH3 )、
，2 ,/nh2 、nh2 Y 、nh
3-甲氧基邻苯二胺(0CH3)、 3-氟邻苯二胺(
,nh2 ,《:;^/nh2
(61 )、3-溴邻苯二胺(& )、3-碘邻苯二胺(
h2n、 ，nh2 h2n nh2
)、3-氯邻苯二胺
、nh
-)、3-苯甲酰基
邻苯二胺(
h2n nh2
)、3-硝基邻苯二胺(
h2n nh2
NC>2)、 4-甲基邻苯二胺
h2n nh2
ch3)、 4-甲氧基邻苯二胺( och。、 4_氟邻苯二胺( f )、 4-氯邻苯二胺( <formula>formula see original document page 8</formula> )、4-溴邻苯二胺( <formula>formula see original document page 8</formula>、)、4-碘邻苯二胺(<formula>formula see original document page 8</formula>)、
4-苯甲酰基邻苯二胺( <formula>formula see original document page 8</formula> )或4-硝基邻苯二胺( <formula>formula see original document page 8</formula>2)中的一种。
所述催化剂为三氟甲磺酸金属盐，其分子式为M(OTf)x，其中金属M选 自钪(Sc)、钇(Y)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cn)、 锌(Zn)、银(Ag)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)、铅(Pb)、锑 (Sb)或铋(Bi); x的数值等于金属阳离子的价态的数值；催化剂和1， 2-二 酮的物质的量的比为0.01: 1。
上述技术方案中，所述溶剂选自乙醇或水中的一种。
上述技术方案中，反应无需气体保护，常温搅拌S 15min结束，体系经 过冷却，过滤即可得到产物，重结晶后可以得到髙纯度的产物。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点
1. 由于催化剂三氟甲磺酸金属盐、以及反应物l， 2-芳基二酮或者1, 2-杂芳基二酮和邻苯二胺的应用，该反应可以在常温下进行，无需加热，也无需 气体保护，反应条件简单、温和，并且反应产率髙，最髙可以达到100%的产 率;
2. 以三氟甲磺酸金属盐为催化剂，并且催化剂的用量仅仅为1， 2-二酮物 质的量的1%,催化剂不仅性能稳定，而且可以重复利用10次左右，还使得 反应的后处理变得简单，因为反应结束后，经过冷却，产物将结晶析出，而催 化剂等其他非产物仍在溶液中，因此只要进行冷却、过滤、洗涤、重结晶即可 完成后处理，降低了成本；
3. 溶剂采用乙醇或水，降低了对环境的污染。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但实施例不以任何方式限制本发明
实施例1:
本实施例为2，3-二苯基喹喔啉的合成，以联苯酰、邻苯二胺、三氟甲磺酸 镓、乙醇为原料，其反应式如下
制备方法在圆底烧瓶中加入1 mmol联苯酰，lmmol邻苯二胺，1 mL 含0.01 mmol三氟甲磺酸镓的乙醇溶液，再加入乙醇2mL，室温搅拌5 min， 有大量白色固体析出。
把反应瓶放在冰盐浴中充分冷却，过滤得到白色固体。
产率100%，此喹喔啉熔点为128-129°C;核磁氢谱(400Hz， CDC13): S 8.25-7.70 (m， 4H，喹喔啉-H)， 7.60-7.28 (m， IOH， Ar-H)。
实施例2:
本实施例为2，3-二(4-氯苯基)喹喔啉的合成，以4,4'-二氯联苯酰、邻苯二 胺、三氟甲磺酸镓、乙醇为原料，其反应式如下
制备方法在圆底烧瓶中加入1 mmol 4,4，-联苯酰，lmmol邻苯二胺，1 mL含O.Ol mmol三氟甲磺酸镓的乙醇溶液，再加入乙醇2mL，室温搅拌10 min，有大量白色固体析出。
把反应瓶放在冰盐浴中充分冷却，过滤得到白色固体。
产率100%,此喹喔啉熔点为188-190'C，核磁氢谱(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。实施例3:
本实施例为6-甲基-2，3-二苯基喹喔啉的合成，以联苯酰、4-甲基邻苯二胺、 三氟甲磺酸镓、乙醇为原料，其反应式如下
制备方法在圆底烧瓶中加入1 mmol联苯酰，1 mmol 4-甲基邻苯二胺， 1 mL含O.Ol mmol三氟甲磺酸镓的乙醇溶液，再加入乙醇2 mL,室温搅拌 10min，有大量白色固体析出。把反应瓶放在冰盐浴中充分冷却，过滤得到白 色固体
产率100%，此喹喔啉烙点为112-114'C，核磁氢谱(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。
实施例4:
本实施例为6-苯基-2,3-二苯基喹喔啉的合成，以联苯酰、4-苯基邻苯二胺、 三氟甲磺酸镓、乙醇为原料，其反应式如下
制备方法在圆底烧瓶中加入1 mmol联苯酰，1 mmol 4-苯基邻苯二胺， 1 mL含0.01 mmol三氟甲磺酸镓的乙醇溶液，再加入乙醇2 mL，室温搅拌 10min，有大量白色固体析出。把反应瓶放在冰盐浴中充分冷却，过滤得到白 色固体。
产率100%，此喹喔啉熔点为144-146'C,核磁氢谱(400Hz， CDCl3): S 8.46-8.00 (m， 3H，喹喔啉-H)， 7.83-7.30 (m, 15H， Ar-H);髙分辨质谱m/z (%)， calcd for C26H18N2 (M+) 358.1470， found 358.1454。实施例5:
本实施例为6-氯-2，3-二苯基喹喔啉的合成，以联苯酰、4-氯邻苯二胺、三 氟甲磺酸镓、乙醇为原料，其反应式如下<formula>formula see original document page 11</formula>
制备方法在圆底烧瓶中加入1 mmol联苯酰，l mmol 4-氯邻苯二胺，1 mL 含0.01 mmol三氟甲磺酸镓的乙醇溶液，再加入乙醇2 mL,室温搅拌10 miii, 有大量白色固体析出。把反应瓶放在冰盐浴中充分冷却，过滤得到白色固体。
产率94%,此喹喔啉烙点为124— 126'C,核磁氢谱(400Hz， CDC13): S 8.20-7.65 (m, 3H，喹喔啉-H)，7.55-7.29 (m, IOH， Ar-H)。
实施例6:
本实施例为2，3-二(2-呋喃基)喹喔啉的合成，以2，3-呋喃二酮、邻苯二胺、 三氟甲磺酸镓、乙醇为原料，其反应式如下<formula>formula see original document page 11</formula>
制备方法在圆底烧瓶中加入1 mmol 2，3-呋喃二酮，lmmol邻苯二胺， 1 mL含0.01 mmol三氟甲磺酸镓的乙醇溶液，再加入乙醇2 mL，室温搅拌 lOmhi，有大量固体析出，浓缩，快速过柱得到产物。
产率99%，此喹喔啉熔点为134-135'C,核磁氢谱(400Hz， CDC13): S 8.18-7.73 (m， 4H,喹喔啉-H)， 7.66-6.66 (m， 6H，呋喃-H)。
实施例7:
本实施例为6-甲基-2，3-二(2-呋喃基)喹喔啉的合成，以2，3-呋喃二酮、4-甲基邻苯二胺、三氟甲磺酸镓、乙醇为原料，其反应式如下制备方法在圆底烧瓶中加入1 mmol 2，3-呋喃二酮，lmmol4-甲基邻苯 二胺，1 mL含0.01 mmol三氟甲磺酸镓的乙醇溶液，再加入乙醇2mL，室温 搅拌10min，有大量固体析出，浓縮，快速过柱得到产物。
产率99%，此喹喔啉熔点为116-118'C，核磁氢谱(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)。
实施例8:
本实施例为6-苯基-2，3-二(2-呋喃基)喹喔啉的合成，以2，3-呋喃二酮、4-苯基邻苯二胺、三氟甲磺酸镓、乙醇为原料，其反应式如下
制备方法在圆底烧瓶中加入1 mmol 2，3-呋喃二酮，1mmol4-苯基邻苯 二胺，1 mL含0.01 mmol三氟甲磺酸镓的乙醇溶液，再加入乙醇2mL,室温 搅拌10min,有大量固体析出，浓缩，快速过柱得到产物。
产率99%，此喹喔啉熔点为106-108'C，核磁氢谱(400Hz， CDC13): 5 8.39-8.01 (m， 3H，喹喔啉-H)， 7.59-6.50 (m， 6H，呋喃-H)。
权利要求
1.一种合成喹喔啉衍生物的方法，以1，2-二酮和芳基1，2-二胺为反应物合成喹喔啉衍生物；其特征在于取1，2-二酮与芳基1，2-二胺溶解于溶剂，加入催化剂三氟甲磺酸金属盐，常温搅拌下反应获得喹喔啉衍生物；所述1，2-二酮的结构式如下 id="icf0001" file="A2008100231180002C1.tif" wi="15" he="9" top= "64" left = "30" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>其中R1和R2分别选自芳香性的苯基 id="icf0002" file="A2008100231180002C2.tif" wi="15" he="12" top= "61" left = "129" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>呋喃基 id="icf0003" file="A2008100231180002C3.tif" wi="9" he="12" top= "61" left = "163" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>或噻吩基 id="icf0004" file="A2008100231180002C4.tif" wi="9" he="11" top= "78" left = "25" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>的一种，其中R4，R5，R6分别选自2位或3位或4位的氢、甲基、甲氧基、卤素、苯甲酰基或硝基中的一种。
2. 根据权利要求1所述的合成喹喔啉衍生物的方法，其特征在于催化 剂和1， 2-二酮的物质的量的比为0.01: 1。
3. 根据权利要求1所述的合成喹喔啉衍生物的方法，其特征在于所述 溶剂选自乙醇或水中的一种。
4. 根据权利要求1所述的合成喹喔啉衍生物的方法，其特征在于反应 时间为5 15min。
5. 根据权利要求1所述的合成喹喔啉衍生物的方法，其特征在于所述 1， 2-二酮的结构式如下r1"—、r2，其中R1和112分别选自苯基、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-苯甲酰基苯基、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 甲酰基苯基、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-苯甲酰基苯基、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-苯甲酰基呋喃基、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-苯甲酰基呋喃基、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-苯甲酰基呋哺基、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-苯甲酰基噻吩基、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-苯甲酰基噻吩基、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-苯甲酰基噻吩基或5-硝基噻吩基中的一种。
6.根据权利要求1所述的合成喹喔啉衍生物的方法，其特征在于 所述芳基1， 2-二胺结构式如下其中RJ为3位或4位的氢、甲基、甲氧基、氟、氯、溴、碘、苯甲酰基、 硝基中的一种；芳基1, 2-二胺选自邻苯二胺、3-甲基邻苯二胺、3-甲氧基邻苯二胺、 3-氟邻苯二胺、3-氯邻苯二胺、3-溴邻苯二胺、3-碘邻苯二胺、3-苯甲酰基邻 苯二胺、3-硝基邻苯二胺、4-甲基邻苯二胺、4-甲氧基邻苯二胺、4-氟邻苯二 胺、4-氯邻苯二胺、4-溴邻苯二胺、4-碘邻苯二胺、4-苯甲酰基邻苯二胺或4-硝基邻苯二胺中的一种。
全文摘要
本发明公开了一种合成喹喔啉衍生物的方法，按1，2-二酮与芳基1，2-二胺的物质的量的比为1∶1～1∶1.01，取1，2-二酮与芳基1，2-二胺溶解于乙醇或水，加入催化剂三氟甲磺酸金属盐，常温搅拌下反应获得喹喔啉衍生物，冷却、过滤、重结晶后得纯产物。该方法反应条件温和、产率高达90％以上，最高可以达100％，而且催化剂可以回收率用10次左右，反应体系对环境污染小。
文档编号C07D405/14GK101318938SQ200810023118
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月14日 优先权日2008年7月14日
发明者潘向强, 茅海峰, 蔡晶晶, 邹建平, 陈唐明 申请人:苏州大学