一种新的合成喹啉衍生物的方法研究

茹婷婷

(吉林建筑工程学院基础科学部，长春 130118)

喹啉类化合物是一类重要的杂环化合物，许多具有药理作用的化合物或具有生物活性的天然产物中都有喹啉环结构的存在［1］.例如，抗菌消炎、抗真菌、抗肿瘤，以及调节种子发芽和植物生长等，在医药及农药等方面有巨大的开发利用价值［2］，因此喹啉类化合物的合成已经引起了重视.目前喹啉的合成方法已经有很多的报道［3］，例如，利用微波技术促进三氯化铟催化芳胺和不饱和反应制备喹啉类化合物的方法;钌催化邻氨基苄醇和酮反应制备喹啉的合成法;邻氨基苯甲醛和酮反应制备喹啉的方法［4］.但是这些方法或要使用昂贵的试剂，或产率不理想，或反应时间较长，或催化剂昂贵，或需要多步合成等等.因此寻找简便快速、成本低廉的喹啉类化合物制备方法是非常重要的.本文介绍了一种新的以单质碘催化亚胺和脂肪醛反应合成喹啉类化合物的方法，进一步可以扩展成一种从芳胺、芳醛和脂肪醛出发合成喹啉类化合物的方法.

1 实验部分

1.1 试剂和实验仪器

N-甲基苯甲基亚胺(AR);苯(CP);丙醛(AR);苯胺(AR);4-溴苯甲醛(AR);I2.

VARIAN UNITY-500 MHz核磁共振仪(内标TMS，溶剂CDCl3);MAGNA—IR 560型红外光谱仪(KBr压片法);Agilient 1100 LCMsD型质谱仪;PE-2400自动元素分析仪;电子天平;旋片式真空泵;三用紫外线分析仪;旋转蒸发仪;79-l型磁力加热搅拌器;高效薄层板;柱层析分离柱.

1.2 碘催化合成喹啉类化合物实验

1.2.1 由亚胺和脂肪醛出发合成喹啉

称取5 mmol N-甲基苯甲基亚胺(0.98 g)于50 mL圆底烧瓶中，加入5 mL苯溶剂，搅拌5 min，加入0.6 mL丙醛，0.5 mmol I2(0.06 g)于反应容器内，加热回流，TLC检测，1 h后反应完毕.减压蒸除溶剂，用硅胶柱层析(正己烷/乙酸乙酯=40/1)纯化所得产物，最终得到无色液体2-苯基-3-甲基喹啉，并计算产率为75%.反应方程式如下:

1.2.2 由芳胺、芳醛和脂肪醛出发合成喹啉

称取5 mmol苯胺(0.46 g)和等量的4-溴苯甲醛(0.93 g)于50 mL圆底烧瓶中，加入5 mL苯溶剂，0.5 mmol I2(0.06 g)于反应容器内，加热回流10 min后，加入5 mmol丙醛(0.6 mL)，加热回流，TLC检测，30 min后反应完毕.减压蒸除溶剂，用硅胶柱层析(正己烷/乙酸乙酯=40/1)纯化所得产物，最终得到黄色液体2-对溴苯基-3-甲基喹啉，并计算产率为65%.反应方程式如下:

2 结果与讨论

2.1 合成化合物3的波谱数据分析

IR((KBr，neat)):2953，2924，2854，1486，1456，1418，767，700 cm-1.1H NMR(500 MHz，CDCl3):δ 8.06 (d，J=8.4 Hz，1 H)，7.69(s，2 H)，7.63(d，J=8.0 Hz，1 H)，7.60～7.72(m，2 H)，6.49～6.67(m，4 H)，2. 78(t，J=8.0 Hz，3 H)ppm.13C NMR(100 MHz CDCl3):δ 167.71，145.29，136.35，135.66，134.08，130.23，129.21，128.73，128.70，128.22，127.99，127.60，126.85，126.30，125.31，125.01，18.12 ppm.Anal.Calcd for C16H13N:C，87.64;H，5.98;N，26.39.Found:C，60.12;H，5.93;N，12.22.

红外2953和2924，2854 cm-1说明喹啉环的形成;从1H NMR的数据分析，苯环邻位上离N原子较近的氢化学位移变化比较明显，化学位移值为8.06，喹啉环上的氢化学位移在7.69～7.60之间;苯环上氢的化学位移为6.49～6.67;甲基上的氢的化学位移为2.78.

2.2 溶剂对反应的影响

在实验中先后选择了不同的溶剂，发现不同溶剂对反应影响很大，如表1所示.

表1 溶剂对反应的影响

实验数据表明，乙腈、1，2一二氯乙烷，甲醇、四氢呋哺和二甲亚砜作为溶剂，反应产率较低，而以苯作为溶剂达到了比较好的实验结果，产率较高.当反应在室温进行或不使用碘作为催化剂，没有获得任何喹啉产物.进一步发现，该反应最佳的反应条件是反应时间和催化剂浓度分别可以降到0.5 h和1.0 mol%.

2.3 反应机理的研究

推测可能的反应机理见图1.首先分子碘作为温和的路易斯酸催化脂肪醛-正丙醛2异构化成烯醇的形式2’，这一点可以通过1H NMR确证.在一支核磁管中，加入0.1 mol正丙醛、0.5mL以氘代苯，接着在40℃记录1 HNMR，可以明显观察到相应的2’新信号.在化合物2’的结构中，CH=CH的两个氢和羟基中的氢相应的化学位移分别是56.06，4.89和3.79 ppm.通过1 H NMR测定和计算，烯醇式的比例约占13%.原位产生的烯醇2’立即与碘催化活化的亚胺反应，形成中间体3-1.后者随之发生分子内傅克环化反应生成3 -2.随后3-2脱水形成二氢喹啉3-3，接着进一步被空气氧化得到芳构化的喹啉产物3，这些反应以一釜式串联过程发生.

图1 反应机理

3 结语

这种以亚胺和脂肪醛为原料合成喹啉类化合物的新方法，用催化量的1 mol%分子碘就可以有效诱发反应以一釜式串联过程发生，得到喹啉衍生物的产率较高.这个反应具有反应温和、无金属作用、操作简便、试剂便宜，反应时间短等优点.

［1］Michael，J.P.Quinoline，quinazoline and acridone alkaloids［J］.Nat Prod Rep，2005，22(5):627-646.

［2］王宪楷.天然药物化学［M］.北京:人民卫生出版社，1988:49-50.

［3］王乃兴.有机反应-多氮化合物的反应及若干理论问题［M］.北京:化学工业出版社，2004:150-156.

［4］ZhangZhiguo，ZhangQian，Sun Shaoguang，Domino Ring-Opening/Recyclization Reactions of Doubly Activated Cyclopropanes as a Strategy for the Synthesis of Furoquinoline Derivatives［J］.Angew.Chem.Int.Ed.2007，46(13)，1726-1729.