一步法合成二硝基取代的喹喔啉或其衍生物的方法与流程

本申请涉及有机合成技术领域，具体来说，本申请涉及一步法合成二硝基取代的喹喔啉或其衍生物的方法。

背景技术

喹喔啉是一种具有优异生物活性和热稳定性的苯并吡嗪类化合物，因其存在于多种化合物中且有望用于染料、有机半导体、电致发光材料和阴离子受体等领域而受到了广泛的研究。类似地，喹喔啉衍生物也潜在地可应用许多领域。因此，本领域也开发了许多方法来合成喹喔啉衍生物，例如使含邻苯二胺结构的单体与α-羟基酮或环氧化物等反应。

在众多喹喔啉衍生物中，因为基于喹喔啉骨架优异的耐热性，2-(4-氨基苯基)喹喔啉-6胺(cas:21639-52-1)可用于合成具有高耐热性聚酰亚胺，而高耐热聚酰亚胺在半导体器件的绝缘、钝化和封装，以及光电器件的柔性基板等方面具有巨大的应用价值，新的合成方法这对推动电子技术的发展具有重要意义。2-(4-氨基苯基)喹喔啉-6胺的结构如下述结构式所示：

2-(4-氨基苯基)喹喔啉-6胺的合成可通过对二硝基取代的前体6-硝基-2-(4-硝基苯基)喹喔啉(cas:21639-51-0)进行催化加氢来制备。6-硝基-2-(4-硝基苯基)喹喔啉的结构如下述结构式所示：

本领域已经开发了多种合成6-硝基-2-(4-硝基苯基)喹喔啉的方法，但大多为两步法，且所需反应温度通常高于120℃。例如，jabbarkhalafy等(currentchemistryletters,2012,1,139-146)披露了一种合成6-硝基-2-(4-硝基苯基)喹喔啉的方法，其合成路线如下所示：

第一步：

第二步：

在该方法中，第二步中的产率可达83％，但第一步中需要使用剧毒物质二氧化硒作为催化剂，且第二步中反应温度高达120℃，反应时间长达8小时。

此外，w.f.dewinter等(journalofheterocyclicchemistry,1969,6(1),119-121)披露了另外一种合成6-硝基-2-(4-硝基苯基)喹喔啉的方法，其合成路线如下所示：

第一步：

第二步：

在该方法中，无需使用催化剂，但反应温度高达130℃，且第二步产率仅为50％。

为此，本领域迫切需要开发一种低成本的、反应条件温和，且无需使用催化剂的合成二硝基取代的喹喔啉或其衍生物的方法。

技术实现要素：

本申请之目的在于提供一种低成本、无需使用催化剂且反应条件温和的一步法合成二硝基取代的喹喔啉或其衍生物的方法，从而解决上述现有技术中的技术问题。本申请的方法包括使硝基取代的邻苯二胺或其衍生物与溴取代的硝基苯乙酮或其衍生物在氧化性溶剂中反应预定时间，得到所述二硝基取代的喹喔啉或其衍生物。本申请中的氧化性溶剂同时起着反应溶剂和氧化剂的作用，且可在常温常压下将溴取代的硝基苯乙酮氧化成可与硝基取代的邻苯二胺反应的硝基苯乙二酮，从而无需使用催化剂，且使得反应可在常温下进行。

为了解决上述技术问题，本申请提供下述技术方案：

在第一方面中，本申请提供一种一步法合成二硝基取代的喹喔啉或其衍生物的方法，所述方法包括使硝基取代的邻苯二胺或其衍生物与溴取代的硝基苯乙酮或其衍生物在氧化性溶剂中反应预定时间，得到所述二硝基取代的喹喔啉或其衍生物；

其中所述硝基取代的邻苯二胺或其衍生物具有通过下述通式(i)所示的结构：

其中，基团r1、r2、r3和r4各自独立地选自h、c1-c10烷基或硝基，且基团r1、r2、r3和r4中的有且只有一种为硝基；

其中所述溴取代的硝基苯乙酮或其衍生物具有通过下述通式(ii)所示的结构：

基团r5、r6、r7和r8各自独立地选自h、c1-c10烷基或硝基，且基团r5、r6、r7和r8中有且只有一种为硝基；以及

其中所述二硝基取代的喹喔啉或其衍生物具有通过下述通式(iii)所示的结构：

其中基团r1、r2、r3和r4和基团r5、r6、r7和r8如上所定义。

在第一方面的一种实施方式中，所述反应在室温下进行。

在第一方面的一种实施方式中，所述预定时间小于或等于5小时。

在第一方面的一种实施方式中，所述方法还包括在使硝基取代的邻苯二胺或其衍生物与溴取代的硝基苯乙酮或其衍生物在氧化性溶剂中反应预定时间之后，用水淬灭反应。

在第一方面的一种实施方式中，所述氧化性溶剂包括二甲亚砜。

在第一方面的一种实施方式中，基团r3为硝基且基团r1、r2、r3和r4各自独立地选自h、甲基、乙基、丙基、异丙基或丁基。

在第一方面的一种实施方式中，基团r7为硝基且基团r5、r6、r8和r9各自独立地选自h、甲基、乙基、丙基、异丙基或丁基。

在第一方面的一种实施方式中，所述硝基取代的邻苯二胺或其衍生物选自下组：3-硝基邻苯二胺、4-硝基邻苯二胺、5-硝基邻苯二胺、6-硝基邻苯二胺、3-甲基-4-硝基邻苯二胺、5-甲基-4-硝基邻苯二胺、3,5-二甲基-4-硝基邻苯二胺或者3,5,6-三甲基-4-硝基邻苯二胺。

在第一方面的一种实施方式中，所述溴取代的硝基苯乙酮或其衍生物包括2-溴-4'-硝基苯乙酮、2-溴-3'-硝基苯乙酮、2-溴-5'-硝基苯乙、2-溴-3'-甲基-4'-硝基苯乙酮、2-溴-4'-甲基-4'-硝基苯乙酮、2-溴-5'-甲基-4'-硝基苯乙酮、2-溴-3'，5'-二甲基-4'-硝基苯乙酮、2-溴-2'，3'，5'-三甲基-4'-硝基苯乙酮或者2-溴-2'，3'，5'，6'-四甲基-4'-硝基苯乙酮。

在第一方面的一种实施方式中，所述二硝基取代的喹喔啉或其衍生物包括6-硝基-2-(4-硝基苯基)喹喔啉。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于本申请合成方法所用原料廉价易得，且反应无需使用催化剂，可在常温常压的温和条件下进行。

附图说明

图1显示根据实施例1的6-硝基-2-(4-硝基苯基)喹喔啉的氢谱核磁共振图谱。图1为摩尔比例为1:1的两种同分异构体的混合物的氢谱核磁共振图谱。

图2是图1在高化学位移处的局部放大图。

具体实施方式

二硝基取代的喹喔啉或其衍生物(例如6-硝基-2-(4-硝基苯基)喹喔啉)是制备耐热性聚酰亚胺所用二胺单体的重要前体。目前合成二硝基取代的喹喔啉或其衍生物方法主要是两步法，存在使用剧毒催化剂、耗时长、或反应温度过高等问题。

如在上文背景技术部分所述，在利用两步法合成6-硝基-2-(4-硝基苯基)喹喔啉时，需要首先将硝基苯乙酮或其衍生物氧化成硝基苯乙二酮，且在将硝基苯乙二酮转化成6-硝基-2-(4-硝基苯基)喹喔啉的第二步中会涉及大于或等于120℃的反应温度。

发明人经过反复尝试和大量实验发现，通过选择特定的氧化性溶剂和硝基苯乙酮或其衍生物，可在不使用催化剂地情况下，与常温常压下将硝基苯乙酮或其衍生物氧化成硝基苯乙二酮。而且，如果在整个反应过程中都使用同一种氧化性溶剂，可将传统的两步法工艺变成一步法工艺。这既缩短了时间，而且降低了能耗。

在一种特别优选的实施方式中，所述氧化性溶剂为二甲亚砜。在一种特别优选的实施方式中，所述硝基苯乙酮或其衍生物为溴取代的硝基苯乙酮或其衍生物，其可包括2-溴-4'-硝基苯乙酮、2-溴-3'-硝基苯乙酮、2-溴-5'-硝基苯乙、2-溴-3'-甲基-4'-硝基苯乙酮、2-溴-4'-甲基-4'-硝基苯乙酮、2-溴-5'-甲基-4'-硝基苯乙酮、2-溴-3'，5'-二甲基-4'-硝基苯乙酮、2-溴-2'，3'，5'-三甲基-4'-硝基苯乙酮或者2-溴-2'，3'，5'，6'-四甲基-4'-硝基苯乙酮。

如本文所使用，术语“c1-c10烷基”指碳原子数为1到10的直链或支化烷基。在一种具体实施方式中，c1-c10烷基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基或癸基等。

实施例

下面将结合实施例，对本申请进行一步描述和说明。如无特别说明，所用化工原料均可从市场购买。本领域技术人员可以理解，下述实施例只是示例性的，

实施例1

本实施例涉及合成6-硝基-2-(4-硝基苯基)喹喔啉。

在本实施例中，4-硝基邻苯二胺：98％，购自安耐吉试剂；2-溴-4'-硝基苯乙酮：98.5％，购自安耐吉试剂；dmso：99.7％，购自安耐吉试剂。

在本实施例中，电子分析天平购自赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；磁力搅拌器购自德国heidolph公司；旋转蒸发仪购自德国heidolph公司；核磁共振波谱仪为布鲁克500m核磁共振波谱仪。

本实施例的合成路线如下：

该实施例的具体实验过程如下：常温常压下将7.657g(50mmol)4-硝基邻苯二胺和12.202g(50mmol)2-溴-4'-硝基苯乙酮溶解于100ml的dmso中，常温常压下搅拌5h。薄层色谱(tlc)监测反应结束后，向体系中加入100ml蒸馏水淬灭。再将混合物倾倒入1l蒸馏水中，抽滤，洗去大量的dmso。将固体溶解于二氯甲烷中，用饱和食盐水3*100ml洗涤后旋转蒸干，柱层析分离。得到8.5g(产率为57％)浅粉白色固体。对所得浅白色固体进行氢谱核磁共振表征，图谱如图1和图2所示，核磁峰数据如下：

1hnmr(dmso-d6)：δ8.38-8.46(m,3h,arh)；8.57-8.66(m,3h,arh)；8.93,8.95(bs,1h,arh)；9.87,9.88(s,1h,arh)ppm。

对比例1(rsc.adv.2015,5,5580-5590)

该对比例的具体实验过程如下：

室温下将165.8mg(1mmol)对硝基苯乙酮、53.3mg(0.2mmol)碘、0.42ml(3mmol，70％水溶液)tbhp混合后加热至120℃反应3h。经tlc板检测反应结束后向体系中加入153mg(1mmol)对硝基邻苯二胺(溶于5mldmso中)。保持120℃继续加热反应4h。tlc监测反应结束后，向体系中加入20ml蒸馏水淬灭。乙酸乙酯萃取三次，无水硫酸镁干燥后旋转蒸干。产率极低。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。