无溶剂法合成3-硝基喹啉衍生物的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种无溶剂体系下合成3‑硝基喹啉的方法：在无溶剂条件下，硝基烯烃与邻位醛基取代的芳基叠氮在铜盐催化剂的作用下发生[3+2]环加成反应，其中硝基烯烃为烷基、取代烷基、芳基或取代芳基的硝基烯烃，邻位醛基取代的芳基叠氮中芳基为芳基或取代芳基。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术采用邻位醛基取代的芳基叠氮和硝基烯烃，在无溶剂的条件下，以铜盐作为催化剂，高收率的得到3‑硝基喹啉化合物。原料简单易得，反应副产物只有氮气和水，原子利用率高，并且无溶剂的策略大大加快了反应时间，减少了2‑叠氮苯甲醛和溶剂产生的副产物，后处理简便，对环境友好。

Solvent free synthesis of 3- nitroquinoline derivatives

The present invention relates to a method for synthesizing 3_nitroquinoline in solvent-free system: under solvent-free conditions, nitroolefins react with aryl azides substituted by o-aldehydes in the presence of copper salt catalysts, in which nitroolefins are alkyl, substituted alkyl, aryl or substituted aryl nitroolefins and o-aldehydes. Aryl substituted aryl or substituted aryl groups in aryl azide. The invention has the beneficial effect that the aryl azide and the nitroolefin substituted by the o-aldehyde group are used in the invention, and the copper salt is used as the catalyst in the solvent-free condition to obtain the 3_nitroquinoline compound with high yield. The raw materials are easy to obtain, the by-products of the reaction are only nitrogen and water, the utilization of atoms is high, and the solvent-free strategy greatly speeds up the reaction time, reduces the by-products of 2_azobenzaldehyde and solvent, and the post-treatment is simple and environmentally friendly.

【技术实现步骤摘要】
无溶剂法合成3-硝基喹啉衍生物的工艺
本专利技术涉及一种无溶剂体系下合成3-硝基喹啉的方法，属于有机及药物合成
技术背景喹啉在有机合成中是一类重要的含氮杂环化合物。其中，3号位氮原子取代的喹啉在天然产物中广泛存在，如白叶藤碱类生物碱，具有良好的抗疟疾和抗癌的活性，此外，一些含有这种骨架的化合物也具有抗癌，抗疟，抗哮喘，抗糖尿病，抗菌，抗肿瘤等特性。3-硝基喹啉类化合物作为这类化合物的前体，具有性质稳定，易于衍生化的特点，在有机合成中备受关注，在药物合成上具有相当大的潜质。然而到目前为止，3-硝基喹啉类化合物合成的方法非常少，主要有以下三种：(1)直接对喹啉环进行硝化，存在选择性不高，生成几种位置的异构体，并且会氧化喹啉环，形成喹啉的氮氧化物，因此直接硝化的方式很少用于合成3-硝基喹啉类化合物。(2)采用2-氨基苯甲醛和α-硝基酮类化合物在醇类溶剂中缩合得到3-硝基喹啉，但是这种酮类化合物在制备上较为繁琐，底物有很强的局限性。(3)2004年，姚清发课题组报道邻氨基苯甲醛和硝基烯烃在DABCO作为有机碱的条件下，使用苯作为溶剂回流，可以得到3-硝基-1，2-二氢喹啉，随后在DDQ或硅胶条件下氧化得到3-硝基喹啉。这种方法被广泛采用，但是存在三方面问题，一是第一步环加成过程中需要使用毒性较大的苯作为溶剂，二是由于邻氨基苯甲醛非常容易聚合，价格十分昂贵，而且实际中会导致收率变低，三是反应需要分两步进行，且使用了当量的碱和氧化剂，后处理复杂。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术采用廉价易得的邻位醛基取代的芳基叠氮为原料，同硝基烯烃在铜盐的催化下得到3-硝基喹啉类化合物，无溶剂的策略，极大地提高了反应速率。反应副产物只有氮气和水，后处理简单，是一种环境友好的合成方法。为达到上述目的，本专利技术是通过以下的技术方案来实现的：无溶剂法合成3-硝基喹啉衍生物的工艺，其特征在于：在无溶剂条件下，硝基烯烃与邻位醛基取代的芳基叠氮在铜盐催化剂的作用下发生[3+2]环加成反应，其中硝基烯烃为烷基、取代烷基、芳基或取代芳基的硝基烯烃，邻位醛基取代的芳基叠氮中芳基为芳基或取代芳基。其具体反应式如式Ⅰ所示：式Ⅰ中Ar为芳基或者取代芳基，烷基或者取代烷基，R为卤素、甲基、甲氧基、氢或芳基。按上述方案，所述的铜盐催化剂选自CuI，CuCl，CuBr，Cu2O或Cu(OTf)2。按上述方案，所述的铜盐催化剂为CuI。按上述方案，所述的铜盐催化剂用量按物质的量计为硝基烯烃用量的0.01-0.2倍。按上述方案，所述的铜盐催化剂用量按物质的量计为硝基烯烃用量的0.01倍。按上述方案，反应在80-130℃的温度范围内进行。按上述方案，反应在110℃条件下进行。按上述方案，邻位醛基取代的芳基叠氮按物质的量计为硝基烯烃用量的1-5倍。按上述方案，邻位醛基取代的芳基叠氮按物质的量计为硝基烯烃用量的1.5-2倍。按上述方案，反应时间为2-8小时。以CuI作为催化剂，在110℃反应条件下，其具体反应式为：具体的反应步骤为：将硝基烯烃，邻位醛基取代的芳基叠氮，CuI混合后，在加热条件下经磁力搅拌反应2-8个小时，反应完成后，用乙酸乙酯溶解后，有机层经饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后，减压蒸去萃取溶剂即得粗产品，再经过柱层析分离提纯即得产物3-硝基喹啉化合物。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用邻位醛基取代的芳基叠氮和硝基烯烃，在无溶剂的条件下，以铜盐作为催化剂，高收率的得到3-硝基喹啉化合物。原料简单易得，反应副产物只有氮气和水，原子利用率高，并且无溶剂的策略大大加快了反应时间，减少了2-叠氮苯甲醛和溶剂产生的副产物，后处理简便，对环境友好，是一种具有潜在应用价值的合成3-硝基喹啉衍生物的新方法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施案例的技术方案，下面对实施例的附图作简单的介绍。图1是本专利技术实施例1合成的2-苯基-3-硝基喹啉化合物的1HNMR表征图谱；图2是本专利技术实施例1合成的2-苯基-3-硝基喹啉化合物的13CNMR表征图谱；图3是本专利技术实施例2合成的2-(2-溴苯基)-3-硝基喹啉化合物的1HNMR表征图谱；图4是本专利技术实施例2合成的2-(2-溴苯基)-3-硝基喹啉化合物的13CNMR表征图谱；图5是本专利技术实施例3合成的2-苯基-3-硝基-7-氟喹啉化合物的1HNMR表征图谱；图6是本专利技术实施例3合成的2-苯基-3-硝基-7-氟喹啉化合物的13CNMR表征图谱；图7是本专利技术实施例4合成的2-(2-呋喃基)-3-硝基喹啉化合物的1HNMR表征图谱；图8是本专利技术实施例4合成的2-(2-呋喃基)-3-硝基喹啉化合物的13CNMR表征图谱；图9是本专利技术实施例5合成的2-苯基-3-硝基-6，7-二甲氧基喹啉化合物的1HNMR表征图谱；图10是本专利技术实施例5合成的2-苯基-3-硝基-6，7-二甲氧基喹啉化合物的13CNMR表征图谱。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1：具体步骤为：向圆底烧瓶(50mL)中加入硝基苯乙烯(1mmol)、2-叠氮苯甲醛(1.5mmol)、CuI(0.01mmol)，在110℃下磁力搅拌反应2小时后，用乙酸乙酯溶解后，有机层经饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后，减压蒸去萃取溶剂即得粗产品，粗产品用乙酸乙酯/石油醚＝1:10(V/V)为淋洗液进行柱分离提纯即得产品2-苯基-3-硝基喹啉，为黄色固体，收率为90％。如图1和图2，所得产品的核磁氢谱图结果为：1HNMR(600MHz,DMSO-d6):δ8.60(s,1H),8.20(d,J＝8.4Hz,1H),7.90(d,J＝8.4Hz,1H),7.86(t,J＝7.8Hz,1H),7.63(t,J＝7.2Hz,1H),7.58(d,J＝7.8Hz,2H),7.30(d,J＝7.8Hz,2H),2.42(s,3H).13CNMR(100MHz,CDCl3,ppm)δ152.1,148.3,143.9,137.0,132.8,132.6,129.8,129.6,128.7,128.6,128.4,128.1,125.5.实施例2：具体步骤为：向圆底烧瓶(50mL)中加入硝基邻溴苯乙烯(1mmol)、2-叠氮苯甲醛(2mmol)、CuI(0.01mmol)，在110℃下磁力搅拌反应3小时后，用乙酸乙酯溶解后，有机层经饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后，减压蒸去萃取溶剂即得粗产品，，粗产品用乙酸乙酯/石油醚＝1:10(V/V)为淋洗液进行柱分离提纯即得产品2-(2-溴苯基)-3-硝基喹啉，为黄色固体，收率为88％。如图3和图4，所得产品的核磁氢谱图结果为：1HNMR(600MHz,CDCl3,ppm)δ8.98(s,1H),8.25(d,J＝8.4Hz,1H),8.06(d,J＝7.8Hz,1H),7.95(t,J＝7.2Hz,1H),7.74(t,J＝7.2Hz,1H),7.65(d,J＝7.8Hz,1H),7.59-7.45(m,2H),7.34(t,J＝7.2Hz,1H).13CNMR(100MHz,CDCl3,ppm)δ152.2,148.5,143.0,139.4,133.4,133.3,1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无溶剂法合成3‑硝基喹啉衍生物的工艺，其特征在于：在无溶剂条件下，硝基烯烃与邻位醛基取代的芳基叠氮在铜盐催化剂的作用下发生[3+2]环加成反应，其中硝基烯烃为烷基、取代烷基、芳基或取代芳基取代的硝基烯烃，邻位醛基取代的芳基叠氮中芳基为芳基或取代芳基。

【技术特征摘要】
1.无溶剂法合成3-硝基喹啉衍生物的工艺，其特征在于：在无溶剂条件下，硝基烯烃与邻位醛基取代的芳基叠氮在铜盐催化剂的作用下发生[3+2]环加成反应，其中硝基烯烃为烷基、取代烷基、芳基或取代芳基取代的硝基烯烃，邻位醛基取代的芳基叠氮中芳基为芳基或取代芳基。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的铜盐催化剂选自CuI，CuCl，CuBr，Cu2O或Cu(OTf)2。3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述的铜盐催化剂为CuI。4.根据权利要求1至3任意之一所述的工艺，其特征在于：铜盐催化剂用量按物质的量计为硝基烯烃用量的0....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云峰，郑镭，张传新，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42