一种3-苯硫基喹啉酮的电化学合成方法技术

本发明专利技术公开了一种3‑苯硫基喹啉酮的电化学合成方法。该方法是以含4‑喹啉酮、苯硫酚和碘盐的六氟异丙醇溶液作为电解液，在所述电解液中放置铁阳极和铜阴极，通入直流电流，进行电化学反应，即得3‑苯硫基喹啉酮；该方法具有条件温和、操作简便、绿色环保、原料易得、反应收率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种3-苯硫基喹啉酮的电化学合成方法
本专利技术涉及一种3-苯硫基喹啉酮的电化学合成方法，特别涉及一种在无外加氧化剂条件下，在直流电作用下，碘盐催化苯硫酚与4-喹啉酮发生氧化脱氢偶联反应合成3-苯硫基喹啉酮的方法，属于有机中间体合成

技术介绍
3-苯硫基喹啉酮及其衍生物具有广泛的生物活性，在药物研发领域发挥着重要的作用。目前使用二苯基二硫醚作为硫化试剂合成3-苯硫基喹啉酮及其衍生物的方法已经有多个文献报道，但是二苯基二硫醚通常需要以苯硫酚为原料制备，如(ChengcaiXia,ZhenjiangWei,YongYang,WenboYu,HanxiaoLiao,ChaoShen,PengfeiZhang,Palladium-CatalyzedThioetherificationofQuinoloneDerivativesviaDecarboxyla)veC-SCross-Couplings,Chem.AsianJ.,2016,11(3):360-366)、(TaoGuo,Ammoniumiodide-mediatedregioselectivechalcogenationofchromoneswithdiaryldisulfidesanddiselenides,Synth.Commun.,2017,47(22):2053-2061.)、(DanupatBeukeaw,MedenaNoikham,SirilataYotphan,Iodine/persulfate-promotedsite-selectivedirectthiolationofquinolonesanduracils,Tetrahedron,2019,75(39):130537.)苯硫酚是一种非常易得的原料，通过4-喹啉酮与苯硫酚的C-H/C-S氧化脱氢偶联反应是直接制备3-芳硫基喹啉酮及其衍生物的理想方法之一。但是目前仅印度SajalDas报道了100℃高温条件下，二甲基亚砜作为溶剂，3倍当量的过氧叔丁醇(TBHP)作为氧化剂，3倍当量的碘化钠作为促进剂，促进苯硫酚与2-取代喹啉酮在发生氧化脱氢反应，生成3-苯硫基喹啉酮化合物(J.Org.Chem.,2018,83,12411–12419)，如下反应式(a)。该方法仅适用于2-取代喹啉酮底物，且需要使用过量的碘盐、氧化剂、苯硫酚，反应成本高，分离提纯难度大，且大量反应时存在安全问题。
技术实现思路
针对现有技术合成3-苯硫基喹啉酮的方法存在的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种3-苯硫基喹啉酮的电化学合成方法，该方法无需外加氧化剂和电解质，在温和条件下高选择性、高收率获得3-苯硫基喹啉酮，且反应原子效率高，成本低，环境友好，分离简单，无需色谱纯化，有利于工业化生产应用。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种3-苯硫基喹啉酮的电化学合成方法，该方法是以含4-喹啉酮、苯硫酚和碘盐的六氟异丙醇溶液作为电解液，在所述电解液中放置铁阳极和铜阴极，通入直流电流，进行电化学反应，即得。所述4-喹啉酮具有式1结构：所述苯硫酚具有式2结构：PhSH式2所述3-苯硫基喹啉酮具有式3结构：作为一个优选的方案，所述铁阳极为泡沫铁电极；所述铜阴极为泡沫铜电极。电极对的选择对于苯硫酚与4-喹啉酮之间的氧化脱氢偶联反应的效率是十分重要的。阳极和阴极都可以选择铁电极、铜电极、铂电极或石墨电极，都能实现苯硫酚与4-喹啉酮之间的氧化脱氢偶联反应，但是通过大量实验表明阳极选择铁电极以及阴极选择铜电极时，相对其他电极对的反应效果要好。特别是当阳极选择泡沫铁，且阴极选择泡沫铜时，反应效果最佳，泡沫铁和泡沫铜具有比表面大，提供的活性位点多，相对一般的铁电极和铜电极，具有更高的反应活性。作为一个优选的方案，所述碘盐为四烷基碘化铵、碘化铵、碘化钠和碘化钾中至少一种。作为一个优选的方案，所述碘盐为碘化钠。四烷基碘化铵中烷基一般为短链烷基，常见的为C1～C4的直链烷基。作为一个优选的方案，所述碘盐的用量为4-喹啉酮摩尔量的5～15％。作为一个优选的方案，所述4-喹啉酮与苯硫酚的摩尔比为1:0.8～1.2。4-喹啉酮与苯硫酚能够按等摩尔比反应获得较高的收率，无需采用过量的苯硫酚，大大降低了原料的成本，以及简化了后续产物的分离过程。作为一个优选的方案，所述电化学反应的条件为：在室温条件下，通入直流电流大小为12～20mA，时间为15～25小时。直流电在12～20mA范围内，随着电流增加至16mA时，目标产物收率达到最高，而进一步升高电流，目标产物收率略有下降趋势，当电流小于8mA时，基本得不到目标产物。因此，对于苯硫酚与4-喹啉酮之间的氧化脱氢偶联反应的电流大小应当控制在12～20mA内，最好是14～18mA。作为一个优选的方案，所述4-喹啉酮在电解液中的浓度为0.2～0.8mol/L。作为一个优选的方案，所述电化学反应完成后，在电解液中加入过量水，析出3-苯硫基喹啉酮晶体，过滤，即得3-苯硫基喹啉酮。过量水是指水的体积不少于电解液中溶剂的体积。本专利技术技术方案具有目标产物分离容易的特点。本专利技术由4-喹啉酮与苯硫酚进行脱氢交叉偶联反应的路线如下：本专利技术还提出了合成3-苯硫基喹啉酮化合物的反应机理。碘负离子在阳极表面失去电子被氧化生成分子碘，分子碘与苯硫酚(2)反应生成碘负离子和苯硫基正离子中间体(4)。中间体(4)与喹啉酮(1)反应生成活性硫鎓离子中间体(5)，中间体(5)易转化成亚胺正离子中间体(6)。中间体6易发生脱氢芳构化作用生成更稳定的目标产物3-苯硫基喹啉酮化合物(3)。而质子在阴极表面得电子被还原生成氢气。相对现有技术，本专利技术的技术方案带来的有益技术效果：1)本专利技术采用电子作为无痕的氧化剂，安全，廉价易得；2)本专利技术不使用过渡金属催化剂以及氧化剂，反应选择性高，产物易分离提纯，收率高。3)本专利技术的反应条件温和，可以在室温环境下进行，且产物分离纯化容易，操作简单，有利于大规模生产。4)本专利技术的4-喹啉酮化合物与苯硫酚可以定量1:1进行反应，无需采用过量的苯硫酚，通过可以获得较高的收率，不但节约原料成本，而且可以降低后续的产物分离难度。具体实施方式以下具体实施例旨在进一步说明本
技术实现思路
，而不是限制本专利技术权利要求的保护范围。实施例1具体操作步骤为：在25mL三口圆底烧瓶中，依次加4-喹啉酮(5mmol)、苯硫酚(5mmol)，碘化钠(0.5mmol)，六氟异丙醇(10mL)，15mm×15mm×4mm泡沫铁电极作为阳极，15mm×15mm×4mm泡沫铜电极作为阴极。所得混合液在室温条件下，16mA直流电流中搅拌反应，反应时间为20小时，反应结束后，加入10mL水产物沉降析出，过滤干燥即可得到纯品。94％，3-(phenylthio)quinolin-4(1H)-one1HNMR(400MH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3-苯硫基喹啉酮的电化学合成方法，其特征在于：以含4-喹啉酮、苯硫酚和碘盐的六氟异丙醇溶液作为电解液，在所述电解液中放置铁阳极和铜阴极，通入直流电流，进行电化学反应，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种3-苯硫基喹啉酮的电化学合成方法，其特征在于：以含4-喹啉酮、苯硫酚和碘盐的六氟异丙醇溶液作为电解液，在所述电解液中放置铁阳极和铜阴极，通入直流电流，进行电化学反应，即得。


2.根据权利要求1所述的一种3-苯硫基喹啉酮的电化学合成方法，其特征在于：所述铁阳极为泡沫铁电极；所述铜阴极为泡沫铜电极。


3.根据权利要求1所述的一种3-苯硫基喹啉酮的电化学合成方法，其特征在于：所述碘盐为四烷基碘化铵、碘化铵、碘化钠和碘化钾中至少一种。


4.根据权利要求3所述的一种3-苯硫基喹啉酮的电化学合成方法，其特征在于：所述碘盐为碘化钠。


5.根据权利要求1、3或4所述的一种3-苯硫基喹啉酮的电化学合成方法，其特征在于：所述碘盐的用量为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘益林，刘炎云，林红卫，晏小红，张豪，张志豪，
申请(专利权)人：怀化学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43