一种3-烷硒基喹啉酮化合物的电化学合成方法技术

本发明专利技术公开了一种电化学合成3‑烷硒基喹啉酮的方法。该方法是以含4‑喹啉酮、二烷基二硒醚和碘盐的二甲基亚砜溶液作为电解液，在所述电解液中放置铝阳极和玻碳阴极，通入直流电流，进行电化学反应，即得3‑烷硒基喹啉酮化合物；该方法具有反应条件温和、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-烷硒基喹啉酮化合物的电化学合成方法
本专利技术公开了一种3-烷硒基喹啉酮化合物的电化学合成方法，特别涉及一种在无外加氧化剂和无电解质条件下，在直流电作用下，碘化钾催化4-喹啉酮与二烷基二硒醚进行电化学反应合成3-烷硒基喹啉酮衍生物的方法，属于有机中间体合成

技术介绍
3-烷硒基喹啉酮化合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。而二烷基二硒醚是一种非常易得的原料，利用二烷基二硒醚作为硒基化试剂，通过喹啉酮与二烷基二硒醚的C-H/C-Se氧化脱氢偶联反应是制备3-烷硒基喹啉酮衍生物的理想方法。目前文献报道的4种喹啉酮与二硒醚的硒醚化反应都仅限于3-芳硒基喹啉酮的合成，尚无喹啉酮与二烷基二硒醚氧化脱氢偶联反应制备3-烷硒基喹啉酮的报道2017年河南工业大学郭涛教授发表了在135℃高温条件下，N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂，5倍化学当量的碘化铵作为反应促进剂，促进4-喹啉酮与二苯基二硒醚的反应，生成3-苯硒基喹啉酮化合物(Synth.Commun.,2017,47,2053-2061)，如下反应式(a)。该方法不仅需要使用大量的碘盐，还需要使用1.5当量的二苯基二硒醚作为芳硒醚化试剂，反应成本高，分离提纯难度大，且大量反应时存在安全问题。2018年，印度SajalDas报道了100℃高温条件下，二甲基亚砜作为溶剂，3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，促进二芳基二硒醚与喹啉酮在发生氧化脱氢反应，生成3-芳硒基喹啉酮化合物(J.Org.Chem.,2018,83,12411–12419)，如下反应式(b)。该方法不仅需要使用大量的碘盐和氧化剂，还需要使用1.5倍当量的二芳基二硒醚作为芳硒醚化试剂，反应成本高，分离提纯难度大，且大量反应时存在安全问题。2019年，印度SirilataYotphan报道了80℃高温条件下，乙腈为溶剂，2倍当量的过硫酸钾作为氧化剂，1当量的分子碘作为促进剂，促进二苯基二硒醚与1-乙基喹啉酮发生氧化脱氢反应，生成1-乙基-3-苯硒基喹啉酮化合物(Tetrahedron,2019,75,130537)，如下反应式(c)，但是只有氮原子保护的喹啉酮底物可以参与反应。该方法不仅需要使用大量的分子碘和无机氧化剂，还需要使用1.5当量的二芳基二硒醚作为芳硒醚化试剂，反应成本高，分离提纯难度大，且大量反应时也存在安全隐患。2020年，温州医科大学宋增强和梁广报道了二甲基亚砜作为溶剂，1当量的二(三氟乙酸)碘苯(PIFA)作为氧化剂，氧化1.2当量的二苯基二硒醚与1-甲基喹啉酮发生自由基加成反应，合成1-甲基-3-苯硒基喹啉酮(Chem.Commun.,2020,56,1847-1850)，如下反应式(d)，但是只有氮原子保护的喹啉酮底物可以参与反应。该方法不仅需要使用昂贵的高碘盐氧化剂，还需要使用1.2倍当量的二苯基二硒醚作为苯硒醚化试剂，不仅增加反应成本，还增加了产物的分离提纯难度。
技术实现思路
针对现有技术合成3-烷硒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-烷硒基喹啉酮化合物的电化学合成方法，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-烷硒基喹啉酮化合物，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-烷硒基喹啉酮化合物的电化学合成方法，该方法以含4-喹啉酮、二烷基二硒醚和碘盐的二甲基亚砜溶液作为电解液，在所述电解液中放置铝阳极和玻碳阴极，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：所述二烷基二硒醚具有式2结构：R-Se-Se-R式2所述3-烷硒基喹啉酮化合物具有式3结构：其中，R为C1～C8的烷基或苄基。本专利技术的3-烷硒基喹啉酮化合物中R(烷基)由二烷基二硒醚引入，在现有技术中常见的二烷基二硒醚化合物都适应于本专利技术的3-烷硒基喹啉酮化合物的合成。R为C1～C8的烷基，可以是直链烷基或者是带支链的烷基，甚至可以为环烷基，常见的如甲基、乙基、丙基、丁基、己基、异丁基等等。作为一个优选的方案，所述铝阳极为泡沫铝电极；所述玻碳阴极为玻碳棒电极。电极对的选择对于二烷基二硒醚与4-喹啉酮之间的氧化脱氢偶联反应的效率是十分重要的。阳极可以选择铂电极、铜电极、铁电极或铝电极，阴极可以选择玻碳电极、铂电极或石墨电极，都能实现二烷基二硒醚与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铝电极以及阴极选择玻碳电极时，相对其他电极对的反应效果要好。特别是阳极选择泡沫铝时，反应效果最佳，泡沫铝具有比表面大，提供的活性位点多，相对一般的铝电极，具有更高的反应活性。作为一个优选的方案，所述碘盐为碘化铵、碘化钠、四烷基碘化铵中至少一种。优选的碘盐基本上都能达到50％以上的收率。进一步优选的碘盐为碘化钠。可以达到97％的收率。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％。进一步优选为8～12％，碘盐的用量为4-喹啉酮摩尔量的10％时，达到最佳的反应效果。作为一个优选的方案，所述4-喹啉酮与二烷基二硒醚的摩尔比为2:0.8～1.2。4-喹啉酮与二烷基二硒醚能够按固定摩尔比2:1反应获得较高的收率，无需采用过量的的二烷基二硒醚，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10～20mA，时间为8～16小时。直流电在10～20mA范围内，随着电流增加至15mA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5mA时，基本得不到目标产物。因此，对于二烷基二硒醚与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10～20mA内，最好是13～17mA。作为一个优选的方案，电化学反应完成后，在电解液中加入过量水，析出3-烷硒基喹啉酮化合物，过滤分离，得到3-烷硒基喹啉酮化合物晶体，滤液经过蒸馏除水后，得到含碘盐的二甲基亚砜溶液，循环使用。本专利技术的方法具有目标产物分离容易的特点，且有机溶剂和碘盐催化剂可以回收使用。过量水指加入的水体积不小于电解液中溶剂的体积即可。作为一个优选的方案，电化学反应在空气气氛下进行，无需氮气保护下进行反应。本专利技术由喹啉酮化合物与二烷基二硒醚进行偶联反应的路线如下：本专利技术还提出了合成3-烷硒基喹啉酮化合物的反应机理，以喹啉酮与二甲基基二硒醚之间的反应为例进行具体说明。碘负离子在阳极表面失去电子被氧化生成碘正离子，碘正离子与二甲基二硒醚(2a)反应生成苯硒基正离子中间体(A)。中间体A与喹啉酮(1a)反应生成活性硒鎓离子中间体(B)，中间体B易转化成亚胺正离子中间体(C)。中间体C易发生脱氢芳构化作用生成目标产物3-甲硒基喹啉酮化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3-烷硒基喹啉酮化合物的电化学合成方法，其特征在于：以含4-喹啉酮、二烷基二硒醚和碘盐的二甲基亚砜溶液作为电解液，在所述电解液中放置铝阳极和玻碳阴极，通入直流电流，进行电化学反应，即得；/n所述4-喹啉酮具有式1结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种3-烷硒基喹啉酮化合物的电化学合成方法，其特征在于：以含4-喹啉酮、二烷基二硒醚和碘盐的二甲基亚砜溶液作为电解液，在所述电解液中放置铝阳极和玻碳阴极，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：



所述二烷基二硒醚具有式2结构：
R-Se-Se-R
式2
所述3-烷硒基喹啉酮化合物具有式3结构：



其中，
R为C1～C8的烷基或苄基。


2.根据权利要求1所述的一种3-烷硒基喹啉酮化合物的电化学合成方法，其特征在于：所述烷基为C1～C5的直链烷基。


3.根据权利要求1所述的一种3-烷硒基喹啉酮化合物的电化学合成方法，其特征在于：
所述铝阳极为泡沫铝电极；
所述玻碳阴极为玻碳棒电极。


4.根据权利要求1所述的一种3-烷硒基喹啉酮化合物的电化学合成方法，其特征在于：所述碘盐为碘化铵、碘化钠、四烷基碘化铵中至少一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峥，包文虎，
申请(专利权)人：湖南科技学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43