一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法

本发明涉及有机化合物的制备提纯，具体涉及一种一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法。

背景技术：

1、吖啶酮类化合物是一种基于吖啶骨架的有机化合物，在9位有一个羰基。大部分吖啶酮类化合物都是黄色片状结晶，其溶于热乙醇、热乙酸、氢氧化钾乙醇溶液，不溶于水、乙醚、苯和氯仿，且在乙醇溶液中显蓝色荧光。

2、吖啶酮衍生物在药物和临床诊断、化工染料等多个领域都得到了广泛的应用。主要如下：

3、在药物领域，许多由吖啶及吖啶酮类化合物合成的药物都已经被广泛应用于临床研究，如山抽柑碱(acronycine)具有较强的广谱抗肿瘤作用，在临床上用作抗癌药物；阿的平(atabrine)在上个世纪中，被广泛用于预防和治疗疟疾；安吖啶(amsacrime)在临床上用于治疗急性白血病；利凡诺(rivanolum)被作为中期妊娠引产药使用。此外，吖啶酮衍生物还在抗病毒、抗寄生虫、抗炎、提高记忆力等多个领域被广泛研究。

4、在临床诊断领域，吖啶酮衍生物作为增强型荧光信号探针具有取样量少、灵敏度高、检出限较低、反应迅速、稳定性高和操作便捷等特点。近年来关于其相关报道也与日俱增。

5、在染料领域，喹吖啶酮类颜料有着颜色鲜明且透亮、稳定、显著的耐热性、耐溶剂和耐光性等特点，在汽车和工业涂料、塑料、油墨、化妆品等中大量应用，是我们日常生活中离不开的一种颜料。

6、2-羟基吖啶酮是很多药物及颜料合成的中间体。目前，对于羟基吖啶酮的合成方法报道较少，大多数都是采用cu催化的ullmann反应进行合成。主要的反应过程首先利用邻氯苯甲酸和苯胺在铜粉、碳酸钾和硝基苯作用下制得邻-(n-苯基氨基)苯甲酸，然后在三氯氧磷催化下于100℃反应2h得到吖啶酮。上述合成方法均需要两步反应才能合成目标产物，反应复杂、副产物多，操作步骤繁琐，而且对三氯氧磷的用量较为苛刻，因为吖啶酮在三氯氧磷作用下极易转化为9-氯吖啶。因此该方法无论从操作上还是产量上都有许多不足之处。除此之外，还有文献报道采用二苯胺与羧酸类化合物在zncl2的催化作用下进行缩合得到吖啶酮，虽然这种方法操作步骤较简单，但是反应时间特别长，且副产物多，对实验条件要求极为严格，同时值得注意的是二苯胺危险性较高，吸入、吞食和皮肤接触等都会对人体造成伤害。

7、因此，研究并设计一种吖啶酮及其衍生物的合成方法，使其能够快速、方便、高效、环保且低成本的完成吖啶酮及其衍生物的制备，对于降低吖啶酮及其衍生物的生产成本，扩大其应用范围来说实为必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法，以铜粉为催化剂，于50℃的条件下，采用超声波辅助一锅法快速、高效、高收率地制备出目标产物2-羟基吖啶酮，工艺步骤简单，操作方便，反应时间短，反应条件温和，原料易得，收率高，大大减少了原料的损耗，缩短了反应时间，降低了反应能耗，避免了浪费，降低了工艺成本。

2、本发明具体是通过以下技术方案来实现的，依据本发明提出的一种一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法，包括以下步骤：

3、(1)、取一定量2-溴苯甲酸置于烧杯中，加入dmf溶剂，磁力搅拌使2-溴苯甲酸溶解，得到溶液a，备用；

4、(2)、取一定量对甲氧基苯胺置于一新的烧杯中，向其中加入dmf溶剂，磁力搅拌使对甲氧基苯胺溶解，得到溶液b，备用；

5、(3)、取一定量铜粉置于圆底烧瓶中，将步骤(1)中的溶液a和步骤(2)中的溶液b缓慢倒入圆底烧瓶中，得到混合物料，备用；其中，铜粉的质量为2-溴苯甲酸质量的2～5％；

6、(4)、将步骤(3)装有混合物料的圆底烧瓶置于超声波反应器中，采用超声波辅助反应，反应结束后，自然冷却至室温；

7、(5)、将步骤(4)冷却后的物料减压蒸馏并回收过量的对甲氧基苯胺；

8、(6)、将步骤(5)减压蒸馏后的剩余液体转移至分液漏斗中，向该分液漏斗中加入热水，充分震荡，使2-羟基吖啶酮充分转移到热水中，静置分液漏斗，待液体分层后进行分液，舍去有机层，取水层，对所得水层进行静置、自然冷却，抽滤，所得滤渣即为粗品2-羟基吖啶酮；

9、(7)、将所得粗品2-羟基吖啶酮用乙醇重结晶后，得到高纯2-羟基吖啶酮，其结构式为：

10、

11、前述的一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法，其中，对甲氧基苯胺与2-溴苯甲酸的摩尔比为(1～1.2):1，且2-溴苯甲酸和对甲氧基苯胺的纯度不小于99％。

12、较佳地，步骤(1)中2-溴苯甲酸的质量与dmf的体积比为1g:(10～15)ml。

13、较佳地，步骤(2)中对甲氧基苯胺的质量与dmf的体积比为1g:(20～25)ml。

14、较佳地，步骤(4)中超声波辅助反应的条件设定为：超声波频率60-65khz、功率400w，反应温度50℃，反应时间45-60min。

15、较佳地，步骤(5)分液漏斗中加入的热水的温度为50±5℃，热水的加入体积为步骤(1)中dmf体积的2～3倍。

16、前述的一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法，最终所制备的高纯2-羟基吖啶酮的摩尔收率大于85％。

17、本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明可达到相当的技术进步性及实用性，并具有广泛的利用价值，其至少具有下列优点：

18、(1)本发明工艺步骤简单、操作方便，反应条件温和，时间短，效率高，与传统的两步合成2-羟基吖啶酮的工艺相比，本发明以2-溴苯甲酸和对甲氧基苯胺为原料，以铜粉为催化剂，在超声波作用下，铜粉与反应物接触更加均匀，接触面积更大，增强了催化效果，降低了反应的活化能，使反应可以在较低的温度下高效地进行，一步即合成了目标产物。更为重要的是，本发明的工艺原料将传统使用的2-氯苯甲酸替换为了2-溴苯甲酸，2-溴苯甲酸中与溴相连的碳键结合力更弱、更易水解，大大减少了原料的损耗，提高了产率，避免了浪费。

19、(2)本发明在合成工艺中采用了超声波辐射辅助反应的方式，在特定的超声频率和功率下，在较低的温度下(50℃)，通过超声波震荡，使原料的分子间接触更加均匀充分，原料之间的接触面积更大，反应和键合更为快速、充分和彻底，目标产物的转化率更高。经实验测定，本发明的工艺反应速率比传统方法快5倍左右，且目标化合物2-羟基吖啶酮的摩尔产率可达85％以上，大大缩短了反应时间，提高了反应效率和成品化合物的纯度以及收率。

技术特征：

1.一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法，其特征在于对甲氧基苯胺与2-溴苯甲酸的摩尔比为(1～1.2):1。

3.如权利要求1所述的一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法，其特征在于步骤(1)中2-溴苯甲酸的质量与dmf的体积比为1g:(10～15)ml。

4.如权利要求1所述的一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法，其特征在于步骤(2)中对甲氧基苯胺的质量与dmf的体积比为1g:(20～25)ml。

5.如权利要求1-4任一所述的一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法，其特征在于步骤(4)中超声波辅助反应的条件设为：超声波频率60-65khz、功率400w，反应温度50℃，反应时间45-60min。

6.如权利要求1或3所述的一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法，其特征在于步骤(5)分液漏斗中加入的热水的温度为50±5℃，热水的加入体积为步骤(1)中dmf体积的2～3倍。

7.如权利要求1所述的一锅法超声波辅助快速合成2-羟基吖啶酮的方法，其特征在于最终所制备的高纯2-羟基吖啶酮的摩尔收率大于85％。

技术总结
本发明涉及一种一锅法超声波辅助快速合成2‑羟基吖啶酮的方法，将2‑溴苯甲酸溶于DMF中形成溶液A，将对甲氧基苯胺溶于DMF中形成溶液B，在反应容器中加入铜粉作为催化剂，再向其中加入溶液A和溶液B，所得反应混合物置于超声波反应器中，利用超声波辅助反应45‑60min，冷却后减压蒸馏，再加入热水对产物萃取，得到的粗品2‑羟基吖啶酮利用乙醇重结晶进行纯化，得到高纯2‑羟基吖啶酮。本发明于50℃左右的反应温度下，采用超声波辅助一锅法快速、高效、高收率地制备出目标产物2‑羟基吖啶酮，工艺步骤简单，操作方便，反应时间短，反应条件温和，原料易得，收率高，大大减少了原料的损耗，缩短了反应时间，降低了反应能耗。

技术研发人员：刘娥,詹桉,张雪艳,张拦,石玉姣,王慧敏,建方方
受保护的技术使用者：洛阳理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14