[发明专利]一种非氢气参与选择性催化氢化喹啉类化合物合成四氢喹啉类化合物的方法

说明书

本发明公开了一种非氢气参与选择性催化氢化喹啉类化合物合成四氢喹啉类化合物的方法，该方法以五羰基溴化锰为催化剂、苯基硅烷为氢源，不需要添加配体，在温和条件下搅拌反应，即可选择性催化氢化喹啉类化合物得到1,2,3,4‑四氢喹啉类化合物。本发明具有成本低、反应条件温和、选择性高等优点，避免了使用氢气而需要高压釜等特殊设备及高温条件，同时利用地球上丰富的廉价金属替代贵金属催化剂，不仅降低了经济成本和毒性，也为四氢喹啉类化合物的合成提供了新的思路和途径。本发明方法适用于不同取代的喹啉类化合物及其他芳香杂环底物的选择氢化。

技术领域

本发明属于芳香杂环类化合物的合成技术领域，具体涉及一类喹啉化合物的高选择性氢化方法。

背景技术

杂环化合物约占有机物的三分之一，氮杂环化合物、含氧杂环化合物、含硫杂环化合物等，特别是含氮杂环化合物如：1,2,3,4-四氢喹啉，是合成制药工业中使用的各种生物活性化合物的重要前体，即对恶性疟原虫具有高度细胞毒性的逆转录酶抑制剂(抗疟药)。其中许多含氮杂环化合物显示出重要的生理活性，被直接用作小分子药物或药物的重要中间体。比如：HIV-1逆转录酶抑制剂对于艾滋病有一定的疗效，其具有四氢喹啉并环丙烷的特殊骨架。此外，还可用于沥青前处理，可提高沥青碳纤维的质量，制出高强度高模量的沥青纤维素。通过喹啉催化加氢的方式合成四氢喹啉类衍生物，是一类比较简单，且反应步骤少，原料成本低的方式。

鉴于这些框架在药物筛选和药物化学中的重要性，开发合成1,2,3,4-四氢喹啉类化合物的新方法仍然是一个活跃且非常重要的研究领域，利用不同的方法合成1,2,3,4-四氢喹啉是可能的，即喹啉和衍生物的环化、重排或部分还原。从原子经济性、对生态环境友好性方面来考虑，通过直接氢化还原方法最为有利。基于贵金属钯、铑、钌和铱的络合物的使用已经盛行了很长时间，这种络合物在二十世纪下半叶占据主导地位，因为它们具有通用性和改进的活性，以及在大多数反应中优异的选择性。值得注意的是，贵金属的市场价格相对较高，而且由于其在地壳中的稀缺性，往往相当不稳定。由此可见开发毒性低，地球富含的廉价金属催化还原不饱和化合物方法尤为重要。例如铁和锰，与重金属相比毒性较小。但由于其苛刻的结构，特别是在精细化学品和生物活性化合物领域，开发地球富含的催化剂的挑战仍然存在。

2011年，Graham E.Dobereiner课题组以2-甲基喹啉为底物，选用稳定的铱(I)NHC为催化剂前体与PPh₃共催化，以一种新的均相铱催化剂可以在前所未有的温和条件下对多种官能团取代的喹啉进行氢化，氢化温度低至25℃、1个大气压的氢气反应条件下就可以对芳香性物质进行氢化且这是少见的催化机理，但该条件对于卤代底物所获得的产率较低，需要增加氢气的压力至5个大气压来获得较高产率，同时对于空间位阻较小的反应底物转换率较差(Journal of the American Chemical Society,2011,133(19):7547-7562)。

2012年Gong Yutong报道了一种利用mpg-C₃N₄作为催化剂载体设计高性能多相催化剂的新策略。高度分散的钯纳米粒子作为功能部分被引入到mpg-C₃N₄，在温和的温度(30～50℃)下，对喹啉加氢成1,2,3,4-四氢喹啉显示出优异的活性和选择性。反应周期短，并且对于回收的催化剂的反应活性和选择性可以维持至少6次反应运行。但是对于取代甲基的芳香性杂环则需要较高的反应温度，且对于其他官能团取代的芳香杂环化合物未提及，需要进一步深入探究(Journal of Catalysis,2013,297:272-280.)。