・４４・ 山东化工 ＳＨＡＮＤ０ＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１４年第４３卷
喹啉及其衍生物的现代合成方法 王松涛，任庆云，李强 （集宁师范学院化学系，内蒙古集宁０１２０００）
摘要：喹啉类化合物是比较常见的一类具有生物活性和药理活性的杂环化合物，对此类化合物的合成具有重要的意义，因此本文 对喹啉及其衍生物的现代合成方法如微波辐射促进合成、离子液体催化合成、无溶剂合成、水介质中合成等进行了综述。 关键词：喹啉；衍生物；合成方法 中图分类号：Ｇ６４２．０；０６２６．３２ ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—０２１Ｘ（２０１４）０２—０Ｏ４４—０２
Ｍｏｄｅｒｎ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ＷＡＮＧ Ｓｏｎｇ—ｔａｏ，ＲＥＮ 一ｙｕｎ，ＬＩ Ｑｉａｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｊｉｎｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎｅｉｍｅｎｇｇｕ Ｊｉｎｉｎｇ ０１２０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ａｒｅ ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ ｈｅｔｅｒｏｃｙｅｌｅ—ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｈｉｃｈ ｄｉｓｐｌａｙ ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｅｆｆｏｒｔ ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ ｔｏ ｂｅ ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｔｏｗａｒｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｒｉｅａｔｉｖｅｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｗｅ ｒｅｐｏｒｔ ｔｈｅ ｍｏｄｅｍ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｒｉｅａｔｉｖｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ—ａｓｓｉｓｔｅｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ， ｉｏｎｉｃ ｈｑｕｉｄｓ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅａｃｔｉｏｎ，ｓｏｌｖｅｎｔｆｒｅｅｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ａｑｕｅｏｕｓ ｍｅｄｉｕｍ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ＳＯ Ｏｉｌ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ；ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ；ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄｓ
喹啉及其衍生物在很多方面具有广泛的用途和良好的 应用前景，有关喹啉类化合物的合成方法一直收到特别的关 注。喹啉虽然存在于煤焦油中，但是含量并不多，喹啉及其 衍生物一般是由苯的衍生物闭环合成得到的。除了一些经 典的合成方法，最近一些年来常见的喹啉及其衍生物的合成 方法有如下一些。 １微波辐射促进合成 微波指的是频率为３０～３×１０ ＭＨｚ的电磁波，是无线 电波中一个有限频带的简称，即波长在１０ ｍ一１ ｍｍ之间的 电磁波。微波加热技术具有快速、均质与选择性的特点，已 经被广泛应用于各种材料的合成、加工的应用中。在有机合 成领域微波的使用也越来越多。比起经典的有机合成反应， 采用微波加热技术可以很好地缩短反应时间，提高化学反应 的选择性和产率，减少溶剂的使用量有时甚至可以在没有溶 剂的条件下进行，同时采用微波合成技术后处理简单，减少 了有毒有害物质向自然环境中的排放，有利于保护环境。因 此，微波辐射技术在有机合成反应中的应用已经引起人们广 泛的关注，其中就有不少研究者将其应用于喹啉类化合物的 合成。 ２０００年，Ｒａｎｕ等…报道了在微波辐射条件下，在浸渍 ＩｎＣ１，的硅胶表面进行的苯胺和甲基乙烯基酮及其类似物的 “一锅法”无溶剂反应。 Ｚｈｕ等 采用微波辐射加热技术，用取代靛红与丙酮酸 钠通过Ｐｆｉｔｚｉｎｇｅｒ反应合成了一系列４一喹啉羧酸衍生物，产 率在６８％～９２％之间，和直接加热时相比反应的产率有很 大提高。 ２金属有机催化合成 金属有机化合物（ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ ｅｏｒ６ｐｏｕｎｄ）是金属与有 机基团以金属与碳直接成键而形成的化合物。利用金属有 机试剂合成喹啉类化合物也引起了人们极大的兴趣。过渡 金属催化试剂比如钯、铑、钌、铁和钴的络合物用于催化合成 喹啉类化合物已经显示了超凡的催化能力。金属催化的关 环反应可以通过苯胺与烷基胺之间的胺交换反应来实现。 比如，在催化量的ＲｕＣ１３・ｎＨ Ｏ／３ＰＰｈ３和ＳｎＣ１２・２Ｈ２０作用 下，苯胺和３一氨基一１一丙醇在１，４一二氧六环溶剂中加热 到１８０＇￣时反应即可以得到相应的喹啉衍生物 Ｊ。使用苯 胺、三（烯丙基）胺、氯化铑和双（二苯基膦）甲烷体系，也能 够以比较高的产率得到喹啉类化合物 Ｊ，而且该反应的产率 不会受到苯环上取代基的位置和电子效应的影响。 最近，Ｊｏｎｅｓ等 报道了钴催化的喹啉类化合物的合成。 二烯丙基苯胺在物质的量分数为１０％的ｃ０ （ＣＯ）。和１．Ｏ１ ×１０ Ｐａ ＣＯ存在下，使用微波加热到９５￣Ｃ反应从而生成２一 乙基一３一甲基喹啉。ＣＯ的作用时在反应体系中能够使 Ｃ０２（ｃｏ）８稳定的存在。 ３负载型质子酸催化合成 硅胶负载的高氯酸是一种固体质子酸，由于催化物活性 好、价格低廉、无腐蚀、质子酸可以回收，属于环境友好型反 应，因而被广泛用于各种有机反应 Ｊ。Ｎａｒａｓｉｍｈｕｌｕ等 首 次将硅胶负载的高氯酸（１ ｇ硅胶中含０．３７ ｍｍｏｌ高氯酸）， 利用Ｆｒｉｅｄｌａｎｄｅｒ反应催化合成了喹啉衍生物。该反应采用 乙腈作为溶剂，微波加热到６０℃条件下反应２～３ ｈ，反应的 产率在８９％～９６％，可以说均很高，但是如果反应在室温下 进行，则转化率迅速降低变为５０％。 ４高聚物酸性催化剂催化合成 高聚物酸性催化剂具有容易回收，使用起来特别方便， 对环境友好，不对设备产生腐蚀等特点，因而在机合成中被 广泛用作烷基化、酯化反应的催化剂。Ｂｉｓｗａｎａｔｈ等人 用 四种固体酸催化剂：ＮａＨＳＯ 一ＳｉＯ 、Ｈ２ＳＯ 一ＳｉＯ２、ＨＣＩＯ 一
收稿日期：２０１４一Ｏ１—０１ ‘ 作者简介：王松涛（１９８２一），安徽阜阳人，集宁师范学院助教，理学硕士学位，主要从事有机合成研究。 第２期 王松涛，等：喹啉及其衍生物的现代合成方法 ・４５・ ＳｉＯ２和Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ一１５（磺化的聚苯乙烯一二乙烯苯共聚物） 进行对比试验，使用乙醇作为溶剂回流２～３．５ ｈ，可以生成 多取代喹啉衍生物。在所使用的四种催化剂中，结果 Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ一１５催化剂的催化活性最高，反应速率比其它三 种二氧化硅负载型的酸性催化剂快的多。 ５离子液体催化合成 离子液体（Ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄ）是指全部由离子组成的液体，如 高温条件下的ＫＣＩ，ＫＯＨ呈液体状态，此时它们就是离子液 体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质， 称为室温离子液体或室温熔融盐，也称非水离子液体、液态 有机盐等。具有很多独特的物理化学性质，如液态范围宽； 蒸汽压小，不挥发，在使用、储藏中不会被蒸发散失，可以循 环使用；电导率高，电化学窗口大，可作为许多物质电化学研 究的电解液；通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有 机物及聚合物的溶解性，并且其酸度可调至超酸；具有较大 的极性可调控性，粘度低，密度大；对大量无机和有机物质都 表现处良好的溶解能力，且具有溶剂和催化剂的双重功能， 可以作为许多化学反应溶剂或催化活性载体。由于这些独 特性能，离子液体的应用研究比如在氢化反应、傅一克反应、 Ｈｅｃｋ反应、Ｄｉｅｌｓ—Ａｌｄｅｒ反应、不对称催化、电化学等方面， 正在世界范围内迅速开展 】。例如用离子液体［Ｈｂｉｍ］ＢＦ４ 催化邻氨基苯甲酮与环戊酮的反应，生成喹啉衍生物的产率 高达９８％。 ６水溶剂中合成喹啉衍生物 近些年来，在有机合成中使用水作为反应的溶剂引起了 人们的广泛关注。因为水相反应具有成本低、对环境无毒无 害而且产品易于分离提纯等优点，所以不少研究者也试着在 水溶剂中合成喹啉衍生物。２００９年Ｗａｎｇ等人¨。。报道了通 过三步“一锅法”，以丙酮酸、取代苯甲醛、取代苯胺为原料， 在水介质中使用Ｖｂ（ＰＦＯ），作为催化剂，以较好的产率了一 系列４一喹啉羧酸衍生物。 ７无溶剂合成喹啉衍生物 由于有机溶剂一般有毒且价格昂贵，使用和除去都很不 方便。所以无论是从经济学还是从环境保护的立场来看，无 溶剂有机合成化学作为当今绿色化学中一种强有力的合成 方法，日益受到人们的关注，并显示出其独特的魅力。２００６ 年Ｊｉａ等人【ｌ 成功地发明了在无溶剂条件下制备多取代喹 啉衍生物的的快速而有效方法，即：在微波辐射和传统加热 条件下利用对甲苯磺酸作催化剂，实现了邻氨基芳香酮及邻 氨基芳香醛与具有活泼亚甲基的羰基化合物的无溶剂反应， 并取得了非常高的产率。２００６年Ｊｉａ等及其合作者¨ 还成 功的在无溶剂加热条件下，通过使用三氯化铋作为催化剂合 成了一系列多功能基的喹啉衍生物。该方法具有反应不需 要任何有机溶剂、速度快、后处理简单以及普遍的适用性等 优点。 ８总结与展望 总之，鉴于喹啉及其衍生物的的广泛应用，随着时代的 发展，其现代合成方法也会越来越多，合成效率也必将会越 来越高。 参考文献 ［１］刘佳．含胡椒环骨架的喹啉杂环化合物的设计、合成 与表征［Ｄ］．锦州：渤海大学，２０１２． ［２］Ｚｈｕ，Ｈ，Ｙａｎｇ，Ｒ Ｆ，Ｙｕｎ，Ｌ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ｆａｃｉｌｅ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ 。４—’ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄｓ ｕｎｄｅｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎ Ｃｈｅｍ Ｌｅｔｔ，２０１０，２１（１）： ３５—３８． ［３］Ｃｈｏ，ｃ Ｓ，Ｏｈ，Ｂ Ｈ，Ｓｈｉｍ，Ｓ Ｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｑｕｉｎｏｌｉｎｅｓ ｂｙ Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ——Ｃａｔａｌｙｚｅｄ Ｈｅｔｅｒｏ－—ａｎｎｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｉｌｉｎｅｓ ｗｉｔｈ ３一Ａｍｉｎｏ一１一ｐｒｏｐａｎｏｌ［Ｊ］．Ｊ Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌ Ｃｈｅｍ， １９９９，３６（５）：１１７５—１１７８． ［４］Ｃｈｏ，Ｃ Ｓ，Ｏｈ，Ｂ Ｈ，Ｋｉｍ，Ｊ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｑｕｉｎｏｌｉｎｅｓ ｖｉａ ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ—ｃａｔａｌｙｓｅｄ ａｍｉｎｅ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｎｉｌｉｎｅｓ ａｎｄ ｔｒｉａｌｋｙｌａｍｉｎｅｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ Ｃｏｍｍｕｎ，２０００（１９）：１８８５—１８８５． ［５］Ｊａｃｏｂ Ｊ，Ｃａｖａｉｅｒ Ｃ Ｍ，Ｊｏｎｅｓ Ｗ Ｄ，ｅｔ ａ１．Ｃｏｂａｌｔ— ｃａｔａｌｙｚｅｄ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｄｉａｌｌｙｌａｎｉｌｉｎｅｓ ａｎｄ ａｒｙｌｉｍｉｎｅｓ ｔｏ ｑｕｉｎｏｌｉｎｅｓ［Ｊ］．Ｊ Ｍｏｌ Ｃａｔａｌ Ａ：Ｃｈｅｍ，２００２ （１８２—１８３）：５６５—５７０． ［６］（ａ）Ｃｈａｋｒａｂｏｒｔｉ Ａ Ｋ，Ｇｕｌｈａｎｅ Ｒ．Ｐｅｒｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ ａｄｓｏｒｂｅｄ ｏｎ ｓｉｌｉｃａ ｇｅｌ ａｓ ａ ｎｅｗ，ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ａｎｄ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｃａｔａｌｙｓｔ ｆｏｒ ａｃｅｔｙｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌｓ，ｔｈｉｏｌｓ，ａｌｃｏｈｏｌｓ，ａｎｄ ａｍｉｎｅｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ Ｃｏｍｍｕｎ ２００３（１５）１８９６—１８９７．（ｂ） Ｋａｍｂｌｅ，Ｖ Ｔ；Ｊａｍｏｄｅ，Ｖ Ｓ，Ｊｏｓｈｉ，Ｎ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ａｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ａｃｙｌａｌｓ ｆｒｏｍ ａｌｄｅｈｙｄｅｓ ｕｓｉｎｇ ｓｉｌｉｃａ—ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｐｅｒｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ（ＨＣ１０４一ｓｉＯ５） ［Ｊ］．Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ，２００６，４７（３１），５５７３—５５７６． ［７］Ｎａｒａｓｉｍｈｕｌｕ Ｍ，Ｒｅｄｄｙ Ｓ Ｔ，Ｍａｈｅｓｈ Ｃ，ｅｔ ａ１．Ｓｉｌｉｃａ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｐｅｒｃｈｌｏｒｉｅ ａｃｉｄ：Ａ ｍｉｌｄ ａｎｄ ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｃａｔａｌｙｓｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｐｏｌｙ— ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｑｕｉｎｏｌｉｎｅｓ ｖｉａ Ｆｒｉｅｄｌ？ｎｄｅｒ ｈｅｔｅｒｏ— ａｎｎｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊ Ｍｏｌ Ｃａｔａｌ Ａ，２ｏｏ７，２６６（１—２）：ｌ１４— １ｌ７． ［８］李凤．含喹啉骨架的新型杂环化合物的合成与表征 ［Ｄ］．锦州：渤海大学，２０１２． ［９］（ａ）Ｗｅｌｔｏｎ，Ｔ．Ｒｏｏｍ—Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄｓ． Ｓｏｌｖｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｃａｔａｌｙ８ｉｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ Ｒｅｖ １９９９， ９９（８）：２０７１—２０８４．（ｂ）Ｗａｓｓｅｒｓｃｈｅｉｄ Ｐ，Ｋｅｉｍ，Ｗ． Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄｓ—Ｎｅｗ”Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ”ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔａｌ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ａｎｇｅｗ Ｃｈｅｍ，Ｉｎｔ Ｅｄ，２０ｏｏ，３９（２１）：３７７２