[发明专利]无溶剂法合成3-硝基喹啉衍生物的工艺

说明书

本发明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。本发明的有益效果是：本发明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。

技术领域

本发明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领域。

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。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明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，本发明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。