2-甲基-8-取代喹啉的合成与应用

【摘要】：喹啉是一类非常重要的杂环化合物,广泛应用于农药,医药,染料,颜料等的合成和开发。近年来,喹啉类衍生物应用于抗癌,抗HIV病毒等药物的开发以及用于有机电致光材料的合成。这类化合物的开发具有十分重要的意义。本文以巴豆醛为原料,与苯胺类衍生物分别在氯苯、盐酸或硫酸介质中合成了2-甲基喹啉、2-甲基-8-氯喹啉、2-甲基-8-溴喹啉、2-甲基-8-羟基喹啉、2-甲基-8-喹啉羧酸和2-甲基-8-甲氧基喹啉等2-甲基喹啉类衍生物。并分别以它们为原料对2-甲基-8-氨基喹啉的合成进行了详细的研究；最后以2-甲基-8-羟基喹啉为原料合成了Lavendamycin类似物。 1)2-甲基-8-取代喹啉的合成 以苯胺和2-取代苯胺为原料与巴豆醛反应,合成了2-甲基喹啉、2-甲基-8-氯喹啉、2-甲基-8-溴喹啉、2-甲基-8-羟基喹啉、2-甲基-8-喹啉羧酸和2-甲基-8-甲氧基喹啉等喹啉类衍生物。合成工艺中以18%盐酸代替氯苯为介质,使用方便,降低了生产成本,收率由57%左右提高至85-96%。工艺路线新颖、反应条件温和,易于控制,成本较低,具有很好的可行性和操作性。 分别研究了以邻硝基苯胺与巴豆醛反应制取2-甲基-8-硝基喹啉再经还原制2-甲基-8-氨基喹啉；2-甲基-8-氯喹啉和2-甲基-8-羟基喹啉在亚硫酸铵催化下与28%氨水发生亲核取代反应制2-甲基-8-氨基喹啉；2-甲基-8-羟基喹啉在Pd催化下与氢气和氨气作用制备2-甲基-8-氨基喹啉；上述研究均取得一定成果但结果未达预期目标,最后以2-甲基-8-溴喹啉为原料在乙酰丙酮铜、碳酸铯和乙酰丙酮的催化下在N-甲基吡咯烷酮中与25%氨水反应得到目标产物,收率74.0%,产物经1HNMR. IR和MS确证。 2) Lavendamycin类化合物的合成 2-甲基-8-羟基喹啉为原料,经硝化、氢化还原、催化酰化、重铬酸钾氧化得7-乙酰氨基-5,8-二酮-2-甲基喹啉,再甲基氧化得7-乙酰氨基-5,8-二酮-2-甲酰基喹啉,总收率29.27%。L-色氨酸与醇在氯化氢催化作用下发生酯化反应得到对应的色氨酸酯；再将所得色氨酸酯与7-乙酰氨基-5,8-二酮-2-甲酰基喹啉反应制得目标化合物。 7-乙酰氨基-5,8-二酮-2-甲酰基喹啉的合成2-甲基-8-羟基喹啉于有机溶剂中混合酸硝化收率72.8%；还原反应采用催化氢化法,无水乙醇作溶剂,5%钯炭催化,产物不经分离,将所得反应液在无水乙酸钠和无水亚硫酸钠作用下与乙酐发生乙酰化；收率82.6%。将酰化产物溶于乙酸与重铬酸钾在室温下反应得7-乙酰氨基-5,8-二酮-2-甲基喹啉,收率50.8%；再将所得的二酮产物在二氧六环和水的混合溶液中以二氧化硒氧化得7-乙酰氨基-5,8-二酮-2-甲酰基喹啉,收率86.1%。 色氨酸酯的制备考察了不同结构的醇与色氨酸发生酯化反应并探讨了酯化反应催化剂的选择,以氯化氢为催化剂操作简便,反应完全,后处理方便,产物易于纯化,具有普遍适用性,制备了10种色氨酸醇酯中间体,结构经1H NMR、IR等表征。并对色氨酸氨基保护后与含卤化合物在碱性条件下进行反应制备3种相应的取代酯 环合反应将7-乙酰氨基-5,8-二酮-2-甲酰基喹啉和色氨酸酯于干燥苯甲醚中进行环合反应得到了12种新型Lavendamycin类似物,结构经1H NMR等确证。反应条件温和、操作简单,方法新颖。 3)单晶X-射线衍射分析 2-甲基-8-氯喹啉的单晶,用X-射线衍射分析进一步确定了化合物结构,并由单晶分析可知：8-氯喹哪啶属于正交晶系,Pca21空间群。喹啉的两个六元环所构成的二面角为2.03°,N1-C9-C8形成键角为119.62(16)。化合物结构中C11-C8的键长为1.730(2)；N1-C1的键长为1.316(3),N1-C9的键长为1.367(2),可以看出N1-C1是双键；C3-C4的键长为1.421(2),而C2-C3的键长为1.359(3),C4-C5的键长为1.410(3),可以看出C3-C4是单键,表明合环成功。 2-甲基-8-溴喹啉的单晶,用X-射线衍射分析亦进一步确定了化合物结构,由单晶分析可知：8-溴-2-甲基喹啉属于单斜晶系,P21/c空间群。喹啉的两个六元环所构成的二面角为0.49(16)°,N1-C8-C1形成键角为120.5(5)。化合物结构中Br1-C1的键长为1.889(6)；N1-C7的键长为1.318(8),N1-C8的键长为1.365(7),可以看出N1-C7是双键；C9-C5的键长为1.422(9),而C9-C4的键长为1.411(9),C5-C6的键长为1.344(10),可以看出C9-C5是单键,证明合环成功。