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喹啉羧酸及其衍生物的合成方法

第30卷第1期 2016年1月 化工时刊 Chemical Industry Times Vo1.30,No.1 Jan.1.2016 doi:10.16597/j.cnl‘i.issn.1002—154x.2016.01.009 喹啉羧酸及其衍生物的合成方法 黄文静 谭超兰 张丹丹 王润南 张珍明 王 璇 李树安 (淮海工学院化工学院,江苏连云港222005; 中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116) 摘要喹啉羧酸及衍生物是重要的有机合成中间体,广泛应用于医药、农药等工业领域。本文综述了喹啉羧酸及 其衍生物的主要合成方法包括直接氧化法,水解法,环合法等。 关键词喹啉羧酸综述环合 The Synthesis of Quinoline Carboxylic Acid and its Derivatives Huang Wenjing Tan Chaolan Zhang Dandan Wang Runnan Zhang Zhenming Wang Xuan (School of Chemical Engineering&Technology,Huaihai Institute of Technology,Jiangsu Lianyungang 222005 School of Chemical Engineering&Technology,China University of Mining and Technology,Jiangsu Xuzhou 221116) Abstract Quinolinecarboxylic Acid and its derivatives were important intermediates in organic synthesis,which were widely used in pharmaceutical,agricultural chemicals and dye industries.The main synthesis methods of quinol— inecarboxylic acid and its derivatives including direct oxidation,hydrolysis,cyclization and other synthetic method were reviewed. Keywords quinolinecarboxylic acid Oxidation Cyclization 喹啉类化合物是氮杂环中非常重要的一类化合 物,许多含喹啉环结构的化合物显示了广泛的应用和 发展前景。其中喹啉酸是一种重要的农药、医药及医 药中间体,可用于合成含喹啉环的咪唑啉酮类除草 剂,也可用于合成抗生素和重要药物中间体,3一甲 基一喹啉一2一羧酸是合成抗病毒药物的先导化合 物,喹啉一4一羧酸…是VLA一4拈抗剂、urotensin lI 拮抗剂、速激肽拮抗剂、钙蛋白酶拮抗剂和抗血小板 聚集剂等药物原料,喹啉一2一羧酸甲脂为新型含哌 嗪基的喹啉衍生物的重要中间体,4一羟基一3一喹啉 羧酸乙酯系列化合物是一类重要的抗鸡球虫药物,目 前养殖业中正普遍使用 J,二氯喹啉酸是重要的除 草剂,可彻底防除稻田稗草且对高龄稗草有效,2,3一 喹啉二甲酸是除草剂咪唑喹啉酸的中间体。随着科 技发展,更多的喹啉酸衍生物被发现,喹啉一2一羧酸 和2一甲基一8一羟基一喹啉一7一羧酸与钌合成的 金属配合物具有抑制细胞生长的功能 ;啉一6一羧 酸配合物 (Hqlc)是重要的光敏材料,用做二级管 的发光材料。基于喹啉羧酸及衍生物的用途广泛,其 合成方法引起了许多学者的关注,研究出较多合成喹 啉酸的方法。本文重点综述了喹啉羧酸及其衍生物 制备方法的进展。 喹啉羧酸及其衍生物的制备方法 喹啉羧酸及其衍生物的制备方法主要有直接氧 化法、卤代烃水解法、Ressert化合物转位法和环合 收稿日期:2016一O1一I1 基金项目:国家海洋公益性行业科研专项(201305007);江苏省六大人才高峰第六批、第十批高层次人才选拔培养项目(YY一026,SW—YY一 028);连云港市科技项目工业攻关(CG1302,CG1508) 作者简介:黄文静(1993一),女,硕士生,研究方向为药物中问体合成。通讯作者:张珍明(1964一),女,教授,研究方向为精细有机合成。E—mail address:zhenming_zhang@163.COIll 一

33— 黄文静等喹啉羧酸及其衍生物的合成方法 2016.Vo1.20,No.1 蜀圆 一喹啉一3一甲酸,空气做氧化剂,具有特定选择性,避 免使用有毒的三氯化磷,收率87%。4一羟基喹啉羧酸 酯 加 具有良好的抗球虫活性,在喹啉环6位或7位上 引入不同取代基,可得到抗球虫活性的新化合物。 。 。 HO ,,,二-, EtOO C c02El C14H29Br,g2CO3 3位羧酸一重要化合物是喹啉一4一羰基一3一 羧酸(喹诺酮),具有抗菌作用强,抗菌谱广,是目前 使用最广泛的抗菌药物。它的合成是以苯胺衍生物 和EMME通过环化反应得到的,环化方法有两种,一 种是在惰性高沸点介质中(如二苯醚,石蜡油等)加 热环合,适用于对热稳定喹啉环合成,如诺氟沙星等。 另一种是在Lewis酸(如PPA、PPE、Ac20一H2SO4 等)存在下常温或稍加热即可完成环合反应。适合 于热不稳定的喹啉环合成,如氧氟沙星。对喹诺酮母 环的1和7位进行官能团修饰,可合成第一代、第二 代、第三代喹诺酮类药物。 n 一 苯胺、苯甲醛和丙酮酸在乙醇中共热可直接合成 2一苯基一喹啉一4一甲酸 引,收率51%。刘存领 】 等采用Pfitzinger反应,以靛红和丙酮为起始原料在 碱性条件下加热生成2一甲基喹啉一4一羧酸,收率 94%。 nnH c 、 。“一 O。一 COOHc Matsumura ̄ 等用5一苯甲酰基一8一羟基喹啉 肟通过贝克曼重排,水解得到8一羟基喹啉一5一甲 酸。该法使用原料制备困难,收率也不是很高。 OH oH 0H 6一喹啉羧酸衍生物可直接由Skraup法合成, D/vIF,PhOPh McCall[B 等用对氨基苯甲酸、对硝基苯甲酸、甘油 和硫酸共热得到喹啉一6一甲酸,并加入硫酸亚铁和 硼酸来缓和剧烈的反应,收率95%。 Nycz ¨ 等用2一甲基一8一羟基一喹啉和二氧化 碳在碱和较高的温度下加压发生Koibe—Schmidt反 应,合成2一甲基一8一羟基喹啉一7一甲酸,收率 59%。 呈坐 . CH3 co2 HOOC 8一喹啉羧酸的重要衍生物是二氯喹啉酸 ,以 3一氯一2一甲基苯胺和甘油发生Skraup环合法合成 7一氯一8一甲基一喹啉,再氯化,氯化物水解后用硝 酸氧化得到3,7一二氯一8一喹啉甲酸。该路线原料 易得、操作简便,收率78%。 哉 a 0 亡 曲ck(I1=l,2,3)000H 2.2二元羧基引入方法 二元羧基引入方法有甲基氧化法和直接引人二 取代羧基,喹啉环上甲基活性低,选择性差,不易获得 各个取代位置的喹啉二甲酸。官能团转换可直接向 喹啉环引人二取代基,最常见的二取代喹啉酸是2,3 一喹啉二甲酸和2,4一喹啉二甲酸。 Mauldingl-】 等以廉价易得苯胺和马来酸酐为原 料,通过氧化反应合成N一苯基酰亚胺一3一乙烯基 一3一苯胺,与三氯氧磷发生Vilsmeier反应后在多聚 磷酸作用下关环,水解得到2,3一喹啉二甲酸,收率 54%。Los M[17]等以伯氨和丁炔二甲酸酯或丁酮二 酸二乙酯反应得到B一苯胺一(2t,B不饱和脂,通过 一

35— ■置圈2016.Vo1.30,No.1 论文综述《Reviews) Vilsmeier反应得到2,3一喹啉二甲酸酯,反应原料易 得,操作简单收率74%。王军华 等以官能团化的 P 的2,3一二氯喹啉经过羰基化反应,合成2,3一喹啉 二甲酸酯收率85.3%。 o 

c1 PdCI,/CO c1 Ph]P/MeOH Zhu 09 J等以靛红和无毒的丙酮酸钠为原料,采 用微波催化反应得到喹啉2,4一喹啉二甲酸,反应时 间短,收率高于90%。Nan 等,选用不同取代基的 O H 0 +H ∞ O 本文综述了现有喹啉羧酸合成技术,分析了各种 喹啉羧酸合成方法优缺点,介绍了不同位置取代喹啉 甲酸的制备方法。选择不同取代位置的氨基苯甲酸 通过Skraup合成法可得到6,8,5,7位喹啉羧酸,因 羧基为吸电子基,收率一般很低。关环同时得到5,7 位喹啉羧酸异构体,5位为主要产物,异构体不易分 离。Friedl ̄nder环合法主要原料邻氨基苯甲醛,因其 不稳定,多采用硝基苯甲醛或氨基苯甲醇来替代,然 后发生串联反应制备喹啉羧酸。Pfitzinger反应是 Friedl ̄nder环合法的重要改进,但原料靛蓝制备时产 生大量的废盐废水。因此探索新的合成方法具有重 要的意义 一36一 O NaOH : 

\ 、N \CcO0OOMM 丙酮酸甲酯和取代苯胺,在微量碘的催化下合成2,4 一喹啉二甲酸酯,用有机碘作为催化剂,避免产生金 属废物收率75%。 0 NaOH/H2O,MW COoH C2}I5 参考文献 [1]Pendrak I,Wittrock R,Kingsbury W D.Synthesis and an— ti——HSV activity of methylenedioxy mappieine ketone ana·· logs[J].J.Org.Chem.,1995,60(9):2 912~2 915. [2] 张园园,马梦林,杨维清.4一羟基喹啉羧酸酯类抗球虫 化合物研究进展[J].化学研究与应用,2014,06:785~ 790. [3] Malecki J G,Kruszyfiski R,Tabak D.,et a1.The reac— tions between[RuHC1(CO)(PPb3)3]and quinoline car- boxylie acids[J].Polyhedron,2007,26(17):5 120~5 130. [4]xu B,Guo Z,Yang H.,et a1.A novel luminescent Lead coordination framework with quinoline—-6——carboxylic acid [J].Journal of Molecular Structure,2009,922(1):140 ~143. [5] Sakaguehi S,Shibamoto A,Ishii Y.Remarkable effect of D一薹l 旨 

\ O C o O N O 

十 黄文静等喹啉羧酸及其衍生物的合成方法 2016.Vo1.20,No.1露蜀圈 nitrogen dioxide for N——hydroxyphthalimide——catalyzed aerobic oxidation of methylquinolines[J].Chemical Com— munications,2002(2):180—181. [6]Furniss B S.Vogel§textbook of practical organic chemistry [M].Pearson Education India,1989. [7]梅苏宁.喹啉和吡啶2位羧酸及其甲酯的合成研究 [D].浙江大学,2010. [8]He Huang,Hualiang Jiang,Kaixian Chen and Hung“u.A Simple and Convenient Copper——Catalyzed Tandem Synthe·- sis of Quinoline一2一earboxylates at Room Temperature. J.Org.Chem.,2009,74(15):5 476~5 480. 【9]Ge D,Hu L,Wang J.Reversible Hydrogenation—Oxida. five Dehydrogenation of Quinolines over a Highly Active Pt Nanowire Catalyst trader Mild Conditions[J].Chem- CatChem,2013,5(8):2 183—2 186. [10]徐箭,严春蓉,翁亚彪,丘丽玲,王玉良6一烷氧基一7 一乙基一4一羟基一3一喹啉羧酸乙酯的合成及抗球虫 活性研究[J].化学研究与应用,2009,05:694—698. [11]刘存领,薛胜将,段义杰.喹啉一4一羧酸合成的新方法 [J].中国化工贸易,2013,5(6):281~282. [12] Matsulnura K,Sone C.The Beckmann Rearrangement with Quinoline Compounds[J].Journal of the American Chemical Society,1931,53(4):1 493~1 496. [13]McCall J M,Romero D L,Clare M.Heterocyclie com— pounds for the inhibition of pask[P].US:2012149157, 2012—3—2. [14] 

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生物胶原基骨修复材料上市 天津市赛宁生物工程技术有限公司以骨伤愈合过程为蓝本,得到在成分和结构上都与天然骨相似的骨基质材料。该材料在 促进骨愈合的同时,提高了骨植人材料的安全性,具备了良好的生物相容性。目前,赛宁生物胶原基骨修复材料已经上市销售, 获得I艋床好评。赛宁公司凭借“胶原骨修复材料的仿生构建及其在骨修复中的应用”,获得2015“云创空间杯”天津市创新创业 大赛互生物与医药行业企业组二等奖。 胶原基仿生骨基质是以胶原为模板,通过无机小分子的矿化沉积而形成的可用于临床骨修复的材料。然而,由于仿生材料 工艺上的难点,临床表现并不理想。赛宁公司以胶原基开发衍生产品,在骨修复材料、人工硬脑膜、硬脊膜、干眼病干预治疗、人 工皮肤修复等方面做了大量研发实验、生物学评价和动物实验。通过多年来的自主研发,赛宁公司已经具有“胶原基仿生骨基 质、可重建生物骨板、人工硬脑膜、泪点栓、隔膜调制矿化法制备低结晶纳米羟基磷灰石”等多项发明专利。同时,赛宁公司还建 有符合国家GMP认证标准的生产车间,配备先进的研发、生产、检验设备和设施。 一

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