[发明专利]一种一锅法液相合成喹啉及其衍生物的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种用于硝基苯和脂肪醇一锅法液相合成喹啉及其衍生物的方法。

(二)背景技术

喹啉及其衍生物是重要的化工原料，在医药、染料、农药和化学助剂等方面有着广泛的 应用。喹啉及其衍生物可以合成染料黄3、直接黄22、溶剂黄33和喹啉类花青染料以及氨基 喹啉等重要染料；喹啉氧化得到烟酸是一种重要的中间体，在合成药物和食品添加剂中有重 要应用。喹啉及其衍生物还是重要的分析化学试剂、缓蚀剂、溶剂和萃取剂等。目前，喹啉 及其衍生物主要从煤焦油提取法或化学法合成。

煤焦油提取法不但大量使用硫酸和氢氧化钠等无机酸碱物质，造成设备的腐蚀和产生大 量的酸性和碱性废水污染环境，而且工艺复杂、对设备要求高等。因此，人们一直在试图通 过化学合成路线替代煤焦油提取法生产喹啉类化合物。

化学合成法主要有Skraup法、Mille法、Gould-Jacobs法、Knorr法、Beyer法、 Conrad-Limpach法、法、Combes法和Pfitzinger法等。其中，最有代表性的工业合 成方法是Skraup法(Zdenko H S.Ber.Dtsch.Chem.Ges.，1880，13：2086)。该方法将苯胺(氨基 的两个邻位至少有一个不含取代基)和甘油在硫酸存在的条件下和氧化剂(如硝基苯或胂酸) 的作用下发生环缩合反应合成喹啉类化合物。利用不同的芳胺化合物和α，β-不饱和羰基化合 物，就能够合成出含不同取代基的喹啉类化合物和含喹啉环结构的稠环化合物。但是，Skraup 法合成喹啉类化合物的反应过程非常剧烈，因此，反应过程中必须通过控制硫酸和甘油的添 加速率来控制反应温度。由于这个原因，Skraup法适宜在小规模的间歇反应器中进行，如果 大规模生产则存在生产安全问题等。Skraup法的优点是在优化的反应条件下，可以得到较高 的喹啉类衍生物的收率，如8-甲基喹啉的收率可以达到90％。但是，Skraup法最大的缺点还 在于该过程由于大量使用硫酸产生了大量的副产物硫酸钠(中和产物中的硫酸产生的)，硫酸 钠的质量是喹啉类化合物质量的3-6倍。Mille法(Oscar D，Wilhelm von M.Ber. Dtsch.Chem.Ges.，1881，14：2816)是使用苯胺与乙醛(摩尔比1∶2)在盐酸或氯化锌存在下， 发生反应生成喹啉；当不使用氧化剂时，生成产物为2-甲基喹啉。如果使用两个不同结构醛 的混合物或用等摩尔的醛酮混合物来代替单一醛，则可以得到其他不同取代的喹啉类物质。 Combes法(Bergstrom F W，Chem.Rev.，1944，35，156)是将芳胺与β-二羰基化合物在酸性条件 下进行缩合，可以得到喹啉环结构；若β-二羰基化合物是β-酮酸酯，则反应称为Conrad-Limpach 反应，能得到2-和4-羟基喹啉。合成法(Paul F.Ber.Dtsch.Chem.Ges.，1882，15(1)： 2572)是以邻氨基苯甲醛或酮和一个含有亚甲基酮结构单元的化合物，在酸或碱催化下反应 生成喹啉类物质。同样，变换反应物原料种类，亦可得到不同的产物。Pfitzinger合成法 (Pfitzinger W.J.Prakt.Chem.，1886，33：100)是指吲哚满二酮在碱性条件下与甲基或亚甲基 酮生成喹啉的反应。Watanabe等人(Yoshihisa W，Naoki S，Yasushi T，Sang C S.Bull.Chem.Soc. Jpn.，1982，55(4)：1116和Yoshihisa W，Yasushi T，Jun S.Bull.Soc.Chem.Jpn.，1984，57(2)：435) 以邻硝基苯甲醛和乙醛或乙酮为原料，在KOH存在的条件下，室温反应3-23h，可以得到收 率在33-55％的喹啉类物质。之后他们又提出了以Rh、Pd的盐类化合物(如[Rh₂Cl₂(nbd)₂]、 [RhCl₂(cod)₂，PdCl₂])为催化剂，在CO和H₂O存在下由芳香硝基化合物和脂肪醛合成了N-烷基 化物和喹啉，其最高收率达到60％。此外，他们又以Ru的化合物(如[RuCl₂(PPh₃)₃])为催化 剂，在180℃下反应5h，由苯胺和醇得到喹啉类物质的收率为31-56％。同样，在过渡金属络 合物催化剂[Rh₂Cl₂(nbd)₂]、[RhCl₂(cod)₂，PdCl₂]、[RuCl₂(PPh₃)₃]作用下，以芳香硝基化合物和 醇为原料，在180℃下反应也可得到总收率在32-78％的喹啉类物质。但是，这种方法使用了 过渡金属络合物均相催化剂制备喹啉类化合物，催化剂分离和回收十分困难、生产成本高。 尽管上述化学合成方法比煤焦油提取法有较大的改善，但还是使用了一定量的无机酸或碱。