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铜催化8-氨基喹啉5位选择性卤化反应中国药科大学徐忆竹（1．药学院药物化学教研室，江苏省南京市210009）1（ORGANIC CHEMISTRY FRONTIERS, 28th January 2017）朱启华副教授中文摘要:喹啉是天然产物中重要的结构基团，在药物研究、材料科学和催化等领域具有广泛应用。
近年来对喹啉骨架的修饰已经报道了很多成功实例，特别是在喹啉C2，C3，C4和C8位上进行C-H键的官能化，但对喹啉的C5位衍生化的有效方法仍然很少见。
为了实现喹啉C5位的碳氢活化，在筛选了大量金属催化剂以及氧化剂后发现利用卤化铜作为催化剂，新型氧化剂N-氟代双苯磺酰亚胺可以氧化卤化铜中的卤素原子，进而实现喹啉5位的碳氢键卤化，共得到21个5位卤代的喹啉衍生物，并初步阐明了反应机理，化合物结构通过核磁以及X晶体衍射确证。
该方法为喹啉衍生化提供了新的方法。
英文摘要: Quinolines are important structural motifs in natural products with wide applications in the areas of drug discovery, materials science, and catalysis. Inspired by the broad applications of quinolines, considerable efforts have been put into the development of efficient strategies for the functionalization of these structural motifs. Although many successful examples in this field have been reported recently, typically on the transformation of C–H bonds on the C2, C3, C4 and C8 positions of quinolines, efficient approaches to the C5-functionalization7 of quinolones are still rare. After searching lots of metal catalyst and oxidant, we fouond using CuX and a new type of oxidant NFSI can realize C5 C-H halogenation. We obtained 21 new compounds and outlined a plausible reaction mechanism. This method provide a novel, efficient and convenient approach to the direct halogenation of quinolines on the C5 position.关键词: 铜催化；卤代；喹啉喹啉是天然产物中重要的结构基团，在药物研究[1]、材料科学[2]和催化[3]等领域具有广泛应用。
8-取代喹哪啶的合成与晶体结构
Synthesis and Crystal structure of 8-Substitued Quinaldine Wu Tian-Quan, Wang Jian-Hua, Shen Fang and Hu Ai-Xi *
(1 College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan Univ,410082 Changsha, China;2 Department of biology
technology&environment science, ChangSha College, changsha, 410003)
Abstract: Five quinaldine derivatives were synthesized through the reaction of 2-substituted aniline and crotonaldehyde. We were investigated the effect of conditions on reaction. Their structure confirmed by 1HNMR and MS. Crystal structure of Ⅰa and Ⅰb have been determined by X-ray diffraction, The compound Ⅰa crystal belongs to orthorhombic system with space group Pca21 and cell parameters: a = 1.27961(9) nm, b = 0.50660(4)nm, c = 1.31181(9) nm, Z = 4,V = 850.38(11) nm3, Dx = 1.387 g/cm3, F(000)= 368, R1 = 0.0288, ωR2 = 0.0731,S = 1.01;The compound Ⅰb crystal belongs to monoclinic system with space group P21/c and cell parameters: a = 0.50440(17) nm,b = 13.467(4)nm, c = 13.391(4)nm, β = 97.678(4)°;Z = 4,V = 901.4(5) nm3, Dx = 1.636g/cm3,F(000) = 440, R1 = 0.0711, ωR2 = 0.1951,S = 1.09.The yields of 8-substituted quinaldine are higher than that of literature by using appropriate slovent and additives.
8-取代喹哪啶是一类重要的精细化工中间体[1~2],Dehnert等[3]以8-氨基喹哪啶为原料合成了颜料C.I P.Y138;Bray等[4]以8-卤代喹哪啶为原料合成了治疗疟疾的伯喹及氯喹类衍生物;Andreas等[5]合成了缓激肽拮抗剂,Philippo等[6]以这类中间体为原料合成了肌肉收缩剂;Dyke等[7]合成了TNF 和 PDE-Ⅳ抑制剂;Deraeve等[8]合成了多喹啉金属配合物治疗神经退行性紊乱;吉民等[9]以8-甲氧基喹哪啶合成了多巴胺D3受体部分激动剂。
Heuer等[10]以8-羟基喹哪啶和8-甲氧基喹哪啶为原料开发与制造有机电致光材料。
其中以8-羟基喹哪啶为母体所开发的具抗病毒HIV 逆转录酶抑制Lavendamycin [11-12]尤为令人关注。
Gurnos [13]介绍了喹啉及其衍生物的合成方法有:Doebner-Miller合成法[14],Skraup合成法[15]和Friedlaender喹啉合成法[16]。
这些方法的产率偏低,缺乏应用价值;1977年,Leir[17]提出改进方法,在稀盐酸中将85.0 %巴豆醛与15. 0%水的混合物滴加入2-取代苯胺溶液中,反应合成得到8-羟基喹哪啶、8-氯喹哪啶、8-溴喹哪啶和8-甲氧基喹哪啶,收率分别为55.0 %、43.0 %、50.0 %和48.0 %;Dockner等 [18]介绍了在氯苯中以对甲苯磺酸催化进行Doebner-Miller反应合成8-氯喹哪啶的方法,收率57.0 %;吉民等[9]以8-羟基喹哪啶在丙酮中与碘甲烷反应制得8-甲氧基喹哪啶,收率为86.0 %;Li等[19]在浓盐酸中,在相转移催化剂三乙基苄基氯化铵作用下,邻氨基苯甲酸与巴豆醛作用得到8-羧基喹哪啶,其收率达57.0 %。
本文采用2-取代苯胺与巴豆醛反应合成了相应的8-取代喹哪啶,见图 1。
1 实验部分
1.1 主要试剂和仪器
氯苯、二氯甲烷、异丙醇、盐酸、无水氯化锌和碘化钾为分析纯;对甲苯磺酸、巴豆醛为化学纯。
邻氯苯胺、邻溴苯胺、邻氨基酚、邻硝基酚、邻氨基苯甲醚、邻氨基苯甲酸、邻硝基苯胺、对氯苯胺和邻硝基溴苯为工业品。
核磁共振仪,VARIANINOVA-400(美国Varan公司);质谱
仪,LCQ-Advantage液-质联用仪(美国Thermo-Finngan公司); RY-1型熔点测定仪(天津市天分仪器厂)温度计未经校正。
1.2氯苯中合成喹哪啶
13.0 g邻氯苯胺、0.5 g对甲苯磺酸、200 mL氯苯搅拌回流,滴加14.0 g巴豆醛,回流2 h,减压蒸馏回收溶剂,收集145～150 ℃/246Pa馏分,得白色固体,二甲苯重结晶,得白色晶体 10.0 g。
mp 64 ℃,收率57.0 %。
MS(m/z):M+ 177;1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:2.83(s,3H,CH3),7.38(m,2H,喹啉环3,6-H),7.80(d,J = 7.2 Hz,1H,喹啉环7-H),8.03(d, J = 8.0Hz,1H, 喹啉环5-H),8.00(d,J = 8.4 Hz,1H,喹啉环4-H)。
氧化剂对反应的影响:在Doebner合成法中加入少量氧化剂――对应的硝基化合物,在反应过程中所加的硝基化合物被还原为相应的氨基化合物,即反应原料,继续与巴豆醛发生反应生成目标分子,因而能使反应更加顺利地进行,有利于提高收率。
在合成Ⅰa、Ⅰc的反应中加入邻硝基酚,邻硝基氯苯,明显地提高了收率。
反应物结构对反应的影响:反应物的结构和官能团性质对反应有较大影响:邻、对位定位基对反应有利,邻氯苯胺、邻氨基酚等因Ⅰ类定位基存在致氨基上电子云密度增大,利于巴豆醛与胺发生亲电加成,反应更易发
生,收率较高;若芳胺分子中连有Ⅱ类定位基会导致氨基电子云密度降低,不利于亲电加成,则反应较难进行或反应条件较为苟刻,邻氨基苯甲酸与
巴豆醛反应合成8-羧基喹哪啶,收率较低;邻硝基苯胺与巴豆醛反应难以
得到8-硝基喹哪啶。
另外,2-取代芳胺分子中,取代基位阻对反应亦有较大影响,位阻大,阻碍亲电加成进行,收率偏低,如Ⅰc,Ⅰd。
2.2 化合物Ⅰa和Ⅰb的晶体结构
Fazaeli等[23]报道Ⅰc的晶体结构属于正交晶系,Pbca空间群; Wang [24] 报道Ⅰd晶体属单斜晶系,空间群为C2/c。
本文通过X-射线单晶衍射测定了化合物Ⅰa和Ⅰb的晶体结构。
发现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°[25] ,分子结构见图2,晶胞堆积见图3。
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)°[26],分子结构见图3,晶胞堆积见图4。
图2 Ⅰa分子结构图3. Ⅰa晶胞堆积
Fig. 2 Molecular structure of Ⅰa Fig. 3 Crystal cell packing of Ⅰa
图4 Ⅰb分子结构图5 Ⅰb晶胞堆积
Fig. 4 Molecular structure of Ⅰb Fig. 5 Crystal cell packing of Ⅰb
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1、生命对某些人来说是美丽的，这些人的一生都为某个目标而奋斗。
2、推销产品要针对顾客的心，不要针对顾客的头。
3、不同的信念，决定不同的命运。
