CN102219736B - 8-喹啉甲酸酯及8-喹啉甲酸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种8-喹啉甲酸酯及8-喹啉甲酸的制备方法，使8-羟基喹啉（Ⅰ）和三氟甲磺酸酐在碱的催化作用下发生反应，得到8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯（Ⅱ）；在碱存在的条件下，使8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯在催化剂的作用下，与CO和醇进行反应，得到8-喹啉甲酸酯（Ⅲ）。再将8-喹啉甲酸酯（Ⅲ）用碱或酸水解得到8-喹啉甲酸，或者将8-喹啉甲酸苄酯用钯碳或氧化铂催化加氢脱苄基得到8-喹啉甲酸。上述方法操作简单、收率高、后处理方法简单、适合进行工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及有机化学领域，具体地说是8-喹啉甲酸酯及8-喹啉甲酸的制备方法。
背景技术
8-喹啉甲酸是一种重要的中间体，主要用作医药中间体、有机合成中间体等方面。
目前国内外文献报道的主要合成路线是用8-甲基喹啉氧化得到8-喹啉甲酸，但8-甲基喹啉价格很高，没有大量生产，而且收率很低，只有35％(Chemical Communications(Cambridge，United Kingdom)；nb.2；(2002)；p.180-182)；另外，还有文献用8-溴喹啉在低温条件下用丁基锂先做成8-喹啉甲醛，再氧化生成8-喹啉甲酸，此法用到的8-溴喹啉市场只有克级提供，而且价格昂贵，方法也是需要用到低温和丁基锂，工业化困难(Journal of theAmerican Chemical Society；vol.73；(1951)；p.5622，5627)；有文献报道用邻氨基苯甲酸和甘油反应生成8-喹啉甲酸，此法是Skraup喹啉合成法，主要问题在于反应过程不易控制，反应会急速升温，小试时易冲料，放大反应会导致爆炸，无法实现工业化(Chemistry of NaturalCompounds；vol.17；(1981)；p.149-152)。
发明内容
本发明的目在于克服上述合成路线在工业化上存在的原料不易得到，收率低，操作困难等问题，提供一种收率高，后处理简便的8-喹啉甲酸酯及8-喹啉甲酸的合成方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种8-喹啉甲酸酯的合成方法，合成路线如下：
式中：R选自苄基或C1-5的醇；
1)使8-羟基喹啉(I)和三氟甲磺酸酐在碱的催化作用下发生反应，得到8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯(II)；
2)在碱存在的条件下，使8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯在催化剂的作用下，与CO和醇进行反应，得到8-喹啉甲酸酯(III)。
较佳的，步骤1)中，所述的碱为三乙胺，可避免吡啶对环境的污染。
较佳的，步骤2)中，所述的碱为三乙胺或二异丙基乙胺。
较佳的，步骤2)中，所述的催化剂选自双三苯基膦二氯化钯、(1，1′-双(二苯基膦基)二茂铁)二氯化钯、(1，1′-双(二苯基膦基)二茂铁)二氯化钯和二氯甲烷的络合物、(1，1′-双(二苯基膦基)二茂铁)二氯化钯和四氢呋喃的络合物、四三苯基膦钯、醋酸钯，以及三苯基膦和醋酸钯的混合物，或三苯基膦和氯化钯的混合物。
较佳的，步骤2)中，所述催化剂的用量为8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯(II)重量的0.1％～20％。若用量太少，则反应速率变缓，若用量太大，会导致成本太高。优选的，所述催化剂的用量为8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯(II)重量的3％～8％。
较佳的，步骤2)中，所述醇选自甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇，叔丁醇，戊醇或苯甲醇。优选的，步骤2)中，所述醇选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇或叔丁醇。所述醇在反应中同时作为反应试剂及溶剂。
所述步骤2)中，反应压力为0.75-0.95MPa，反应温度为30-180℃，优选为110℃。若反应温度过低，反应很慢，温度过高会有杂质生成，导致收率变低。
本发明还进一步公开了一种8-喹啉甲酸的合成方法，包括步骤：
1)采用上述的8-喹啉甲酸酯的合成方法合成8-喹啉甲酸酯(III)；
2)当R选自C1-5的醇时，将步骤1)所得8-喹啉甲酸酯(III)用碱或酸水解得到8-喹啉甲酸；当R为苄基时，将步骤1)所得8-喹啉甲酸苄酯在催化剂存在的条件下催化氢化脱苄基得到8-喹啉甲酸。
较佳的，步骤2)中，所述的酸选自盐酸或硫酸。
较佳的，步骤2)中，所述的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾。
较佳的，步骤2)中，所述的催化剂为钯碳或氧化铂。
本发明采用简便易得的8-羟基喹啉为原料，经两步反应制得8-喹啉甲酸酯，经三步反应制得8-喹啉甲酸；操作简单、收率高、后处理方法简单、适合进行工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。
实施例1：8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯的制备
将8-羟基喹啉(275g，1.9mol)溶于二氯甲烷(3L)中，加入三乙胺(249g，2.47mol)，降温至0℃，然后滴加三氟甲磺酸酐(588g，2.1mol)。反应在0℃反应1小时，TLC跟踪反应完全，停止反应。500mL水加入反应釜中，搅拌10分钟，分出二氯甲烷层，再用500mL水洗，二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥，蒸去二氯甲烷，得到粗品，用石油醚重结晶，得到白色固体8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯499g，收率95％。MS277.8(M+1)1H NMR(300MHz，CDCl3)δ9.05(dd，1H)，8.23(dd，1H)，7.87(dd，1H)，7.61(t，1H)，7.58(d，1H)，7.53(dd，1H).
实施例2：8-喹啉甲酸甲酯的制备
将8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯(300g，1.08mol)溶于甲醇(3L)中，然后加入催化剂双三苯基膦二氯化钯15g，通入一氧化碳，加热至110℃，0.8MPa，反应12小时，反应完全后，降温，过滤掉催化剂，反应液蒸干得到油状物用1L乙酸乙酯溶解，用500mL水洗涤两次。无水硫酸钠干燥，过滤掉硫酸钠，蒸干溶剂，得到8-喹啉甲酸甲酯184g，收率90.8％。MS 187.9(M+1)1H NMR(300MHz，CDCl3)δ8.95(dd，1H)，8.11(dd，1H)，7.98(dd，1H)，7.87(dd，1H)，7.50(t，1H)，7.39(dd，1H)，4.01(s，3H).
实施例3：8-喹啉甲酸乙酯的制备
将8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯(300g，1.08mol)溶于乙醇(3L)中，然后加入催化剂双三苯基膦二氯化钯50g，通入一氧化碳，加热至110℃，0.8MPa，反应12小时，反应完全后，降温，过滤掉催化剂，反应液蒸干得到油状物用1L乙酸乙酯溶解，用500mL水洗涤两次。无水硫酸钠干燥，过滤掉硫酸钠，蒸干溶剂，得到8-喹啉甲酸乙酯195g，收率89.55％。MS 202(M+1)1H NMR(300MHz，CDCl3)δ8.93(dd，1H)，8.08(dd，1H)，7.99(dd，1H)，7.88(dd，1H)，7.50(t，1H)，7.39(dd，1H)，4.31(q，3H)，1.42(t，3H).
实施例4：8-喹啉甲酸的制备
将8-喹啉甲酸乙酯(150g，0.8mol)溶于500mL乙醇中，加入25％氢氧化钠溶液(400mL)，室温搅拌5小时，TLC显示反应完全。蒸去乙醇，降温，用称盐酸调pH值到5。得到大量固体，过滤，水洗，烘干，得到8-喹啉甲酸127g，收率98.4％。MS 173.9(M+1)1H NMR(300MHz，d-DMSO)δ9.13(dd，1H)，8.11(dd，1H)，8.01(dd，1H)，7.90(dd，1H)，7.50(t，1H)，7.54(dd，1H).
实施例5：8-喹啉甲酸的制备
将8-喹啉甲酸乙酯30g加入到于6N盐酸(300mL)中，刚开始不易溶解，加热至回流后逐渐溶解，TLC跟踪反应完全。减压蒸去盐酸，加入200mL水，用碳酸氢钠调pH值约4，得到固体过滤，烘干，得到8-喹啉甲酸25.5g，收率98.8％。MS 173.9(M+1)1H NMR(300MHz，d-DMSO)δ9.13(dd，1H)，8.11(dd，1H)，8.01(dd，1H)，7.90(dd，1H)，7.50(t，1H)，7.54(dd，1H).
实施例6：8-喹啉甲酸的制备
将8-喹啉甲酸苄酯7g加入到于甲醇(40mL)中，溶解完全。加入钯碳(0.35g)，用氢气置换掉空气，加压到0.3MPa，室温反应完全，过滤掉钯碳，滤液浓缩干得到8-喹啉甲酸4.56g，收率99％。MS 173.9(M+1)1H NMR(300MHz，d-DMSO)δ9.13(dd，1H)，8.11(dd，1H)，8.01(dd，1H)，7.90(dd，1H)，7.50(t，1H)，7.54(dd，1H).
以上所述，仅是本发明的较佳实施实例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种8-喹啉甲酸酯的合成方法，合成路线如下：
式中：R选自乙基、异丙基、正丙基、正丁基、异丁基，叔丁基，戊基或苄基；
1）使8-羟基喹啉（Ⅰ）和三氟甲磺酸酐在碱的催化作用下发生反应，得到8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯（Ⅱ）；
2）在三乙胺或二异丙基乙胺存在的条件下，使8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯（Ⅱ）在催化剂的作用下，与CO和醇进行反应，得到8-喹啉甲酸酯（Ⅲ），反应压力为0.75-0.95MPa，反应温度为30-180℃；所述醇选自乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇，叔丁醇，戊醇或苯甲醇；所述的催化剂选自双三苯基膦二氯化钯、(1,1′-双(二苯基膦基)二茂铁)二氯化钯、(1,1′-双(二苯基膦基)二茂铁)二氯化钯和二氯甲烷的络合物、(1,1′-双(二苯基膦基)二茂铁)二氯化钯和四氢呋喃的络合物、四三苯基膦钯、醋酸钯，以及三苯基膦和醋酸钯的混合物，或三苯基膦和氯化钯的混合物。
2.如权利要求1所述的8-喹啉甲酸酯的合成方法，其特征在于，步骤1）中，所述的碱为三乙胺。
3.如权利要求1-2任一所述的8-喹啉甲酸酯的合成方法，其特征在于，步骤2）中，所述催化剂的用量为8-羟基喹啉三氟甲磺酸酯（Ⅱ）重量的0.1％～20％。
4.一种8-喹啉甲酸的合成方法，包括步骤：
1）采用如权利要求1-3中任一所述的8-喹啉甲酸酯的合成方法合成8-喹啉甲酸酯（Ⅲ）；
2）当R选自乙基、异丙基、正丙基、正丁基、异丁基，叔丁基或戊基时，将步骤1）所得8-喹啉甲酸酯（Ⅲ）用碱或酸水解得到8-喹啉甲酸；当R为苄基时，将步骤1）所得8-喹啉甲酸苄酯在催化剂存在的条件下催化氢化脱苄基得到8-喹啉甲酸。
5.如权利要求4所述的8-喹啉甲酸的合成方法，其特征在于，步骤2）中，所述的酸选自盐酸或硫酸。
6.如权利要求4所述的8-喹啉甲酸的合成方法，其特征在于，步骤2）中，所述的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾。
7.如权利要求4所述的8-喹啉甲酸的合成方法，其特征在于，步骤2）中，所述的催化剂为钯碳或氧化铂。
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