下载文档原格式
喹啉类衍生物的合成及其性质研究
本文以咔唑、2-甲基喹啉为原料,经咔唑烷基化和甲酰化、甲酰化咔唑与2-甲基喹啉在乙酸酐存在下进行缩合反应,合成了10种咔唑-喹啉衍生物,包括5
种含一个喹啉环的具有不对称π共轭结构的咔唑-喹啉衍生物:N-烷基-3-（2-喹啉）乙烯基咔唑和和5种含两个喹啉环的具有对称π共轭结构的咔唑-喹啉衍生物:N-烷基-3,6-二[（2-喹啉）乙烯基]咔唑（烷基为:乙基、正丁基、正己基、正辛基和苄基）。
除1种非对称型的乙基取代衍生物外,其余9种为未见文献报道的新化合物。
采用元素分析、红外光谱、核磁共振和质谱对目标产物进行了结构表征。
研究了上述喹啉类衍生物在DMF溶液中的单光子光学性质,包括线性吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命和荧光量子产率;利用高斯03数据包计算了喹啉类衍生物前线轨道的能级,分析了电子跃迁特征。
采用脉宽为120 fs、波长为800nm和重复频率为1 kHz（钛蓝宝石激光器）的脉冲激光研究了上述喹啉类衍生物PMMA薄膜的双光子荧光,采用Z-扫描方法研究了薄膜的非线性双光子吸收,测定了非线性双光子吸收系数(β
<sub>TPA</sub>)和双光子吸收截面(σ<sub>TPA</sub>)。
以新材料作为记录介质成功实现双光子三维7层光信息存储,展示了该类新材料在三维超高密度信息存储领域的重要应用前景。
41C.I.颜料黄138是目前世界上为数不多的几种高档有机黄颜料之一，属喹酞酮类，它色泽鲜艳，具有优异的耐光、耐热、耐迁移、耐溶剂性能，可取代重金属无机颜料镉黄、铬黄，而广泛应用于塑料、油墨、油漆、户外涂料等领域。
2-甲基-8-氨基喹啉是合成颜料黄138的重要中间体，由2-甲基-8-硝基喹啉经还原制得，根据还原剂的不同，可分为铁粉还原和加氢还原。
关于颜料黄138的合成国内鲜有报道，美国专利US3622583A提出了一种制备喹酞酮颜料的方法，将8-氨基喹哪啶和2倍摩尔量的四氯苯酐或者四氯溴酐（或同时/依次加入等摩尔量的四氯苯酐和四氯溴酐）在惰性溶剂中，于130~300℃反应制得，过程中最好加入无水氯化锌作为脱水缩合剂，专利中未提及反应收率、纯度及颜料化方法。
美国专利US5106980A提出了一种以熔融态苯甲酸代替惰性溶剂的合成方法，在较低反应温度130~170℃下进行，可有效避免氨基组分的分解，从而得到高纯度产品，该反应收率最高可达98%，但专利中未提及颜料化方法。
中国专利CN1918244A提出了一种制备透明的颜料黄138的颜料化方法，该方法通过在研磨剂存在下研磨颜料黄138，制备研磨过的颗粒的含水浆液，过滤该浆液得到含有透明颜料黄138粒子的滤饼，该过程消耗5~10份的盐（颜料质量按1份计，下同）、2份有机溶剂、100份水，研磨介质为100份研磨球。
总之，国内尚未见完整的颜料黄138合成、颜料化的专利及文献报道。
1 2-甲基-8-氨基喹啉合成工艺研究2-甲基-8-氨基喹啉由2-甲基-8-硝基喹啉经还原制得，根据还原剂的不同，可分为铁粉还原法和加氢还原法。
1.1 铁粉还原法反应方程式如下：操作方法及结果如下：在装有温度计、搅拌器和冷凝管的四口烧瓶中，加入乙酸80mL、水80mL和2-甲基-8-硝基喹啉15g，搅拌，加热至100℃，在30min内添加铁粉15.2g，回流1h，冷却至70℃，加入碳酸钠溶液，调整pH为9~10，经蒸馏、冷却结晶得到2-甲基-8-氨基喹啉粗品，再经精馏提纯得到2-甲基-8-氨基喹啉纯品，含量98%，收率82%。
![5-[2-(8-羟基喹啉-2-基)乙烯基]-2-甲基-8-羟基喹啉的合成、抗氧化活性及促进鼠骨髓间质干细胞增殖的](https://img.taocdn.com/s1/m/40ebe31d866fb84ae45c8dad.png)
2,4-二甲基-8-羟基喹啉的合成
2,4-二甲基-8-羟基喹啉的合成通常采用Pfitzinger反应或Knoevenagel缩合反应。
其中，Pfitzinger反应的具体步骤如下：Step 1: 2,4-二甲基喹啉和醋酸酐反应，生成2,4-二甲基喹啉-1-乙酸酐。
Step 2: 2,4-二甲基喹啉-1-乙酸酐与对羧基苯酚在碱性条件下反应，生成目标产物2,4-二甲基-8-羟基喹啉。
反应方程式如下：
Step 1: 2,4-二甲基喹啉 + 醋酸酐→ 2,4-二甲基喹啉-1-乙酸酐 + 醋酸
Step 2: 2,4-二甲基喹啉-1-乙酸酐 + 对羧基苯酚→ 2,4-二甲基-8-羟基喹啉 + 乙酸 + 苯酚
需要注意的是，反应中需要保持适当的pH值和温度条件，以保证反应的高收率和高选择性。
另外，反应中的试剂需要使用纯度较高的试剂，以避免对产物纯度的影响。
2-甲基-8-取代喹啉的合成与应用
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。
