一种喹喔啉衍生物的电化学合成方法

本发明涉及有机合成，尤其涉及一种喹喔啉衍生物的电化学合成方法。

背景技术：

1、喹喔啉及其衍生物是一类重要的含氮杂环结构，存在于许多生物活性化合物和天然产物中，也是众多药物的结构母核，在新型杂环化合物的设计和合成中发挥着重要作用。不仅如此，喹喔啉及其衍生物具有生物活性和生物学特性，能够抗菌、抗感染、抗炎和抗肿瘤，并且在药理研究中具有多功能性，抗结核药物利福平、吡嗪酰胺，抗菌活性药物喹乙醇、卡巴氧均为喹喔啉衍生物。

2、目前，喹喔啉及其衍生物的合成方法主要有：氧化剂氧化环合、催化环化反应等。2017年，罗三中教授团队报道了用1,2-苯二胺和苯乙胺作底物，4-甲氧基-5-叔丁基邻醌作为催化剂，tsoh作为添加剂，氧气作氧化剂，乙腈为溶剂，60℃下进行环化反应合成喹喔啉衍生物的方法(zhang,r.；qin,y.；zhang,l.；luo,sz.oxidative synthesis ofbenzimidazoles,quinoxalines,and benzoxazoles from primary amines by ortho-quinone catalysis.org lett.2017,19,5629-5632.)。2020年，张陆勇教授等人首次报道了以β-酮基硫代亚砜基化物和1,2-苯二胺用(cp*ircl2)2为催化剂，agsbf6为银盐，nahco3为添加剂，dcm为溶剂，60℃下发生串联[4+2]环化反应，合成了单取代喹喔啉及其衍生物的方法(wang,xt.；song,jl.；zhong,m.；kang,hj.；xie,h.,che,t.；shu,b.；peng,d.；zhang,l.；zhang,ss.iridium-catalyzed[4+2]annulations ofβ-keto sulfoxonium ylides ando-phenylenediamines:mild and facile synthesis of quinoxaline derivatives.eurj org chem.2020,2020,3635-3639.)。

3、2022年，郭勋祥教授团队报道了以1,2-苯二胺和末端炔烃作底物，在cobr2催化下，加入ms，氧气作为氧化剂，dce为溶剂，70℃环化合成喹喔啉及其衍生物的方法(yang,hr.；hu zy.；li,xc.；wu,l.；guo xx.cobalt-catalyzed effectiveaccess toquinoxalines with insights inannulation of terminal alkynes and o-phenylenediamines.eur j org chem.2020,2020,3635-3639.)。同年，nguyen,l.a.等人报道了以1,2-苯二胺和苯乙酮、α-四氢萘酮类、苯丙酮类为底物，在s8存在下，酸作催化剂，dmso为溶剂，110℃环合合成喹喔啉类化合物的方法(nguyen,la.；nguyen,ttt.；ngo,qa.；nguyen,tb.sulfur-catalyzed oxidative condensation of aryl alkyl ketones witho-phenylenediamines:access to quinoxalines.adv synth catal.2022,364,2748-2752.)。2023年，trayambeknath chaubey等人报道了以多种芳基/烷基亚砜酰亚胺和1,2-苯二胺作为底物，在s8存在下，以dmso作溶剂进行反应，合成喹喔啉类化合物的方法(chaubey,tn.；borpatra.pj.；pandey sk.elemental sulfur-mediated synthesis ofquinoxalines from sulfoxoniumylides.org lett.2023,25,5329-5332)。

4、目前，虽然喹喔啉的合成方法很多，但是现有的制备方法仍存在需使用金属催化剂、氧化剂，反应条件苛刻，反应过程产生三废量较大等问题。因此，开发高效、清洁、廉价的喹喔啉衍生物的合成方法仍然具有极其重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种喹喔啉衍生物的电化学合成方法，实现高效、清洁、廉价地制备喹喔啉衍生物。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种喹喔啉衍生物的电化学合成方法，包含以下步骤：

4、将苯乙酮化合物、1,2-苯二胺化合物、电解质、碘源、酸和有机溶剂混合，得到反应溶液；

5、将所述反应溶液通电，进行电化学反应，制得喹喔啉衍生物；

6、所述苯乙酮化合物的结构为

7、所示1,2-苯二胺化合物的结构为

8、所述喹喔啉衍生物具有式(i)所示结构：

9、

10、其中，ar包含苯环、取代苯环、呋喃环或萘环，r1包含氢或苯环；r包含氢、甲基或酯基。

11、可选地，所述取代苯环中取代基包含烷基、卤素、氰基或酯基。

12、可选地，式(ii)所示结构的苯乙酮化合物包含苯乙酮、对甲基苯乙酮、对碘苯乙酮、对乙酰基苯甲酸甲酯、2-乙酰基呋喃、二苯乙酮、2,5-二甲基苯乙酮、对氰基苯乙酮、萘乙酮、间氯苯乙酮中的至少一种。

13、可选地，式(iii)所示结构的1,2-苯二胺化合物包含1,2-苯二胺、4,5-二甲基-1,2-苯二胺、3,4-二氨基苯甲酸乙酯中的至少一种；

14、苯乙酮化合物与1,2-苯二胺化合物的摩尔比为1：1～1.5。

15、可选地，所述电解质包含碘化铵、醋酸铵、四丁基碘化铵中的至少一种；

16、苯乙酮化合物与电解质的摩尔比为1：0.5～1.0。

17、可选地，所述碘源包含碘化钾、碘化钠中的至少一种；

18、苯乙酮化合物与碘源的摩尔比为1：1～1.3。

19、可选地，所述酸包括乙二酸、甲酸、三氟乙酸中的至少一种，所述反应溶液中酸的浓度为0.083～0.167mol/l；

20、苯乙酮化合物与酸的摩尔比为1：1～2。

21、可选地，所述有机溶剂包括n,n-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜；

22、苯乙酮化合物与有机溶剂的用量比为0.5～1.0mmol：6～12ml。

23、可选地，所述电化学反应的电流为10～15ma，温度为80～110℃，时间为16～32h。

24、在本发明所述电化学反应中，以正极连接的石墨毡为阳极，反应溶液中的碘离子在阳极失去电子，发生氧化反应转化为碘自由基。以负极连接的铂极/镍极为阴极，反应溶液中游离的h+在阴极得到电子，发生还原反应生成氢气。反应过程中苯乙酮类化合物与碘自由基结合得到2-碘苯乙酮，在酸的作用下，2-碘苯乙酮与1,2-苯二胺形成含有亚胺结构的2-((2-碘-1-苯基亚乙基)氨基)苯胺，随后失去hi发生环合，并进一步脱氢生成喹喔啉结构。

25、本发明提供的喹喔啉电化学合成方法仅使用电诱导循环催化碘氧化苯乙酮底物，副产物为氢气。该过程中并未使用金属催化剂、强氧化剂等试剂，避免了试剂使用产生的污染，不仅如此，反应媒介ki、nai可实现回收套用，三废排放几乎为零，更加绿色环保，原料易得、操作简单、环境友好等特点，具有较大的实施价值和社会经济效益。