本发明属于合成化学技术领域，更具体地，涉及一种新型二硝基喹啉类化合物及其制备方法和应用。
背景技术：
在信息及科学技术飞速发展的今天，人类的健康安全意识有了大幅度的提高。相应地，对于生产出既高效又安全的药物需求也越来越高。从而加快了医药行业研发性价比更高的药物的步伐。研究表明，含氮类杂环化合物具有良好的药物和生物活性。不仅如此，因为含氮类杂环化合物及其易于进行结构修饰，很容易引入不同的功能基团从而实现结构的衍生和构效关系的研究。所以，被广泛的应用于医药领域，作为许多药物的前体及中间体。喹啉及其衍生物是重要的含氮类杂环化合物，是多种有机化合物的重要骨架，也是多种合成药物的重要中间体。目前，已有大量喹啉类化合物被运用在新靶标酶的研究方向上，而且将其作为一种金属离子螯合剂去调节患有老年痴呆症患者大脑中的紊乱离子，科学工作者bush及他的团队已经研发出5-氯-7-碘-8-羟基喹啉(clioquinol,cq)、pbt2等，但是因为二者都没有达到一个很好治疗以及缓解作用(cq因其具有眼毒性而夭折，pbt2因其对铜离子和锌离子没有一个很好的选择性无疾而终)而不了了之。但是它们却为抗老年痴呆药物研发以金属离子调节为靶点的研究提供了切实可靠的理论依据。
合成活性喹啉类化合物的过程中涉及多个反应步骤以及多种反应中间体。其中，中间体2,5,7-三甲基-6,8-二硝基喹啉类化合物的制备是由其前体2,5,7-三甲基喹啉类化合物与浓硫酸和浓硝酸组成的混酸反应制得，不仅不需要结合催化剂进行催化反应，而且合成的产物副产物少。在合成化学中，反应产物的生成与底物上已有取代基的性质、卤化试剂有很大关系，因此，寻找一种副反应少、合成步骤简单、反应产物可控的喹啉类化合物的制备方法，对药物化学、生物医学等领域的应用研究将有重大的意义。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明目的在于提供一种新型二硝基喹啉类化合物。
本发明另一目的在于提供上述新型二硝基喹啉类化合物的制备方法。该方法通过将喹啉类化合物和浓硝酸和浓硫酸混合反应制得二硝基喹啉类化合物，反应条件温和，无需添加其他催化剂，操作步骤简单，安全可靠；该方法适合多种喹啉类反应底物，合成产率最高可达80％，通过对反应底物进行优化和调节，可以合成多取代且结构多样的二硝基喹啉类化合物，适合工业化生产为后期更深入的研究提供参考依据。
本发明再一目的在于提供上述新型二硝基喹啉类化合物的应用。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种新型二硝基喹啉类化合物，所述二硝基喹啉类化合物的化学结构通式如下：
其中，x选自烃类烷基；r2和r4为硝基；r1和r3选自烷基、卤素、卤代烷基、硝基、氨基、氰基、炔基、醛基或酯基。
优选地，所述烃类烷基中的取代基为卤素，烷基，卤代烷基，烷氧基，硝基，羟基，氰基，酯基，羰基或酰胺基。
优选地，所述二硝基喹啉类化合物为：
所述的新型二硝基喹啉类化合物的制备方法，包括以下具体步骤：
将喹啉类化合物在冰浴搅拌下滴加浓硫酸，混合均匀后加入混酸，冰浴下搅拌后升至室温持续反应，tlc跟踪反应至原料点消失，得到反应体系a；反应体系a经氨水调节ph，用有机溶剂萃取，粗产品经分离纯化后，得到二硝基喹啉类化合物。
优选地，所述喹啉类化合物为2,5,7-三甲基喹啉或2-甲基-5,7-二氮氮二甲基喹啉。
优选地，所述混酸为浓硫酸和浓硝酸，所述浓硫酸和浓硝酸的体积比为(0.4～1)：(0.2～0.5)；所述浓硝酸：喹啉类化合物的摩尔比为(0.2～0.8)：1。
优选地，所述有机溶剂为乙腈、甲醇、乙醇、二氯甲烷、氯仿、苯、甲苯、四氢呋喃、乙醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚或乙酸乙酯。
优选地，所述ph为10～12，所述反应的时间为1～21h。
优选地，所述搅拌的时间为15～20min，所述搅拌的转速为500～1000r/min。
优选地，所述反应体系a和水的体积比为1：(100～200)，所述氨水溶液的浓度为25～28wt％。
所述的新型二硝基喹啉类化合物在药物领域中的应用。
进一步地，所述药物包含权利要求1-3任一项所述的新型二硝基喹啉类化合物以及药学上可接受的辅料。
本发明所述的烷基或烷基基团(卤代烷基，烷氧基)表示含1～20个碳原子的饱和直链、环状或支链一价碳氢化合物原子团。烷基含有1～20个碳原子，优选地，烷基含有1～10个碳原子，更为优选地，烷基含有1～4个碳原子；烷氧基含有1～20个碳原子，优选地，烷氧基含有1～10个碳原子，更为优选地，烷氧基含有1～4个碳原子；卤代烷基含有1～20个碳原子，优选地，卤代烷基含有1～10个碳原子，更为优选地，卤代烷基含有1～4个碳原子。
本发明所述的烷基或烷基基团包含但并不限于甲基(me，-ch3)，乙基(et，-ch2ch3)，正丙基(n-pr，-ch2ch2ch3)，异丙基(i-pr，-ch(ch3)2)，正丁基(n-bu，-ch2ch2ch2ch3)，异丁基(i-bu，-ch2ch(ch3)2)，仲丁基(s-bu，-ch(ch3)ch2ch3)，叔丁基(t-bu，-c(ch3)3)，正戊基(-ch2ch2ch2ch2ch3)，2-戊基(-ch(ch3)ch2ch2ch3)，3-戊基(-ch(ch2ch3)2)，2-甲基-2-丁基(-c(ch3)2ch2ch3)，3-甲基-2-丁基(-ch(ch3)ch(ch3)2)，3-甲基-1-丁基(-ch2ch2ch(ch3)2)，2-甲基-1-丁基(-ch2ch(ch3)ch2ch3)，正己基(-ch2ch2ch2ch2ch2ch3)，2-己基(-ch(ch3)ch2ch2ch2ch3)，3-己基(-ch(ch2ch3)(ch2ch2ch3))，2-甲基-2-戊基(-c(ch3)2ch2ch2ch3)，3-甲基-2-戊基(-ch(ch3)ch(ch3)ch2ch3)，4-甲基-2-戊基(-ch(ch3)ch2ch(ch3)2)，3-甲基-3-戊基(-c(ch3)(ch2ch3)2)，2-甲基-3-戊基(-ch(ch2ch3)ch(ch3)2)，2,3-二甲基-2-丁基(-c(ch3)2ch(ch3)2)，3,3-二甲基-2-丁基(-ch(ch3)c(ch3)3)，正庚基，正辛基等。
本发明的反应通式如下式所示：
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的新型二硝基喹啉类化合物是通过喹啉类化合物和浓硝酸与浓硫酸混合反应制得二硝基喹啉类化合物。
2.本发明的方法的反应条件温和，无需添加其他催化剂，操作步骤简单，安全可靠，副产物少。
3.本发明的方法适合多种喹啉类反应底物，合成产率最高可达80％，通过对反应底物进行优化和调节，可以合成多取代且结构多样的二硝基喹啉类化合物适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
1.制备：在圆底烧瓶中加入2,5,7-三甲基喹啉(200mg,1.168mmol)，冰浴搅拌下缓慢滴加3ml浓硫酸，滴加完毕后再滴加0.6ml混酸(浓硫酸：浓硝酸的体积比＝4：5，浓硝酸：2,5,7-三甲基喹啉＝0.8mol：1.0mol)，冰浴下搅拌15～20分钟后升至室温，持续反应1h后，tlc跟踪反应至原料点消失。将反应停止搅拌，向烧杯中加入300ml水，然后将反应体系全部倾入烧杯中，向其加入27wt％的氨水，调节体系ph值为12。使用乙酸乙酯萃取三次，合并萃取有机相，利用旋转蒸发仪减压得到浓缩液，加入100～200目层析硅胶搅拌均匀，用乙酸乙酯和正己烷溶液为洗脱剂，将样品进行硅胶柱层析，得到2,5,7-三甲基-6,8-二硝基喹啉40mg，产率为83％。
2.结构鉴定：所得化合物的结构经核磁共振(1h-nmr)表征结果为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ＝8.21(d,j＝8.8hz,1h),7.41(d,j＝8.8hz,1h),2.67(s,3h),2.54(s,3h),2.32(s,3h)。
实施例2
1.制备：在圆底烧瓶中加入2,5,7-三甲基喹啉(200mg,1.168mmol)，冰浴搅拌下缓慢滴加3ml浓硫酸，滴加完毕后再滴加1.4ml混酸(浓硫酸：浓硝酸＝2：1，浓硝酸：2,5,7-三甲基喹啉＝0.4mol：1.0mol)，冰浴下搅拌15～20分钟后升至室温，持续反应21h后，tlc跟踪反应至原料点消失。将反应停止搅拌，向烧杯中加入300ml水，然后将反应体系全部倾入烧杯中，向其加入25wt％的氨水溶液，调节体系ph值为10。使用二氯甲烷溶液萃取三次，合并萃取有机相，利用旋转蒸发仪减压得到浓缩液，加入100～200目层析硅胶搅拌均匀，用乙酸乙酯和正己烷溶液为洗脱剂，将样品进行硅胶柱层析，得到2,5,7-三甲基-6,8-二硝基喹啉244.2mg，产率为80％。
2.结构鉴定：所得化合物结构经核磁共振(1h-nmr)表征鉴定结果为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ＝8.21(d,j＝8.8hz,1h),7.41(d,j＝8.8hz,1h),2.67(s,3h),2.54(s,3h),2.32(s,3h)。
实施例3
1.制备：在圆底烧瓶中加入2,5,7-三甲基喹啉(200mg,1.168mmol)，冰浴搅拌下缓慢滴加3ml浓硫酸,滴加完毕后再滴加1.05ml混酸(浓硫酸：浓硝酸的体积比＝5：1，浓硝酸：2,5,7-三甲基喹啉＝0.6mol：1.0mol)，冰浴下搅拌15～20分钟后升至室温，持续反应21h后，tlc跟踪反应至原料点消失。将反应停止搅拌，向烧杯中加入300ml水，然后将反应体系全部倾入烧杯中，向其加入28wt％的氨水溶液，调节体系ph值为11。使用二氯甲烷溶液萃取三次，合并萃取有机相，利用旋转蒸发仪减压得到浓缩液，加入100-200目层析硅胶搅拌均匀，用乙酸乙酯和正己烷溶液为洗脱剂，将样品进行硅胶柱层析，得到2,5,7-三甲基-6,8-二硝基喹啉192.3mg，产率为73％。
2.结构鉴定：所得化合物结构经核磁共振(1h-nmr)表征结果为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ＝8.21(d,j＝8.8hz,1h),7.41(d,j＝8.8hz,1h),2.67(s,3h),2.54(s,3h),2.32(s,3h)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。