CN109608488B - 一种2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法 - Google Patents
一种2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种2‑苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法，包括以下步骤：将三乙基硅烷、2‑苯基喹啉类化合物、无机碱、不饱和烯烃和钌催化剂加入到盛有溶剂的反应容器中，加热条件下一锅法制得所述2‑苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物。本发明创造性地由相对低廉的钌配合物催化催化剂，在添加无机碱和烯烃的条件下，催化2‑苯基喹啉衍生物与三乙基硅烷加热搅拌下一锅法合成2‑苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物，除终产物外，一系列转化过程中的中间体均无需分离和纯化，只需要一个反应步骤，使用的钌催化剂量较少，且价格较为低廉，为工业生产减少了资金和劳动力的投入量。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法。
背景技术
含硅喹啉类衍生物是一类极为重要的有机化合物，被广泛应用于新型材料的合成，且其中大多具有生物活性和药理活性，尤其是2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物在抗病毒、抗肿瘤等方面具有良好的应用，因此受到了人们的广泛关注。这类化合物通常具有连接喹啉环的硅基骨架结构单元，往往通过喹啉环化合物与三氟甲基磺酸三甲基硅酯(trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate，TMSOTf)或三甲基氯硅烷(trimethylchlorosilane，TMSCl)等硅基化试剂发生亲电取代反应而得，但是这些合成方法往往具有需要多步合成、化学选择性低、官能团兼容性低及会产生大量的无机盐类等缺点。近年来开发了由贵金属铑、铱配合物通过碳-氢键活化的方式可大大提高该类骨架化合物的合成效率，这种方式得到了有机化学家们的青睐(如J.Am.Chem.Soc.2015,137,6742；J.Am.Chem.Soc.2017,139,4879；J.Am.Chem.Soc.2017,139,12137；ACS Catal.2016,6,1493等)。然而，目前的合成方法中铑、铱等金属配合物的价格比较昂贵，影响了合成方法的工业化。
基于此，找出一种更适合于工业应用的2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种更适合于工业应用的2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法，包括以下步骤：将三乙基硅烷、2-苯基喹啉类化合物、无机碱、不饱和烯烃和钌催化剂加入到盛有溶剂的反应容器中，加热条件下一锅法制得所述2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物。
进一步地，所述2-苯基类喹啉化合物的结构式如下：
优选地，若R为单取代基时，取代基可为喹啉环的3位、4位、5位、6位、7位或8位上独立取代的氯、溴、甲基、甲氧基或三氟甲基等。
进一步地，所述钌催化剂选自六水三(2,2'-联喹啉)二氯化钌、二氯(p-甲基异丙苯)钌(II)二聚体、三(三苯基磷)二氯化钌、三(三苯基膦)羰基氢化钌或三(三苯基膦)羰基氢氯化钌中的一种或多种；优选为三(三苯基膦)羰基氢氯化钌。
进一步地，所述无机碱选自碳酸钾、氢氧化钾、醋酸钾、磷酸钾、六氟磷酸钾、碳酸氢钾、四氟硼酸钾或叔丁醇钾中的一种或多种；优选为醋酸钾。
进一步地，所述不饱和烯烃选自环己烯、苯乙烯、丙烯酸甲酯或降冰片烯中的一种或多种；优选为降冰片烯。
进一步地，所述溶剂选自正己烷、1,2-二氯乙烷、甲苯、四氯化碳、三氯甲烷、四氢呋喃、乙腈或乙醇中的一种或多种；优选为甲苯。
进一步地，所述加热的温度为50-150℃，维持加热时间为16-36小时；优选为120℃，维持加热16小时。
进一步地，反应中各物质的摩尔量比为：2-苯基喹啉类化合物：三乙基硅烷：无机碱：不饱和烯烃：钌催化剂＝1：4：0.1-0.5：4：0.01-0.20。
进一步地，反应过程在无氧条件下进行；优选为在氮气保护下进行。
优选地，所述合成方法的反应式如下式(1)所示：
式中：R为H、单取代基或多取代基。
本发明的有益效果在于：与现有技术比，本发明方案具有起始原料简单易制备、合成收率高且合成过程操作方便等优点；本发明创造性地由相对低廉的钌配合物催化催化剂，在添加无机碱和烯烃的条件下，催化2-苯基喹啉衍生物与三乙基硅烷加热搅拌下一锅法合成2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物，除终产物外，一系列转化过程中的中间体均无需分离和纯化，只需要一个反应步骤，使用的钌催化剂量较少，且价格较为低廉，为工业生产减少了资金和劳动力的投入量；本发明方案为2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物提供了一种简洁高效的制备方法。因此，本发明方案具有良好的实用价值和社会经济效率，对同类产品及下游产品的工艺开发具有良好的借鉴意义。
附图说明
图1为本发明实施例1～5制得的产物的核磁共振氢谱；
图2为本发明实施例1～5制得的产物的核磁共振碳谱；
图3为本发明实施例6制得的产物的核磁共振氢谱；
图4为本发明实施例6制得的产物的核磁共振碳谱；
图5为本发明实施例7制得的产物的核磁共振氢谱；
图6为本发明实施例7制得的产物的核磁共振碳谱。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明实施例1为：一种2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉的合成方法，反应过程如下式(2)所示：
在20mL史莱克管中，依次加入2-苯基喹啉(103mg，0.5mmo1)、三乙基硅烷(232mg，2.0mmo1)、六氟磷酸钾(0.15mmo1)、环己烯(2.0mmo1)、三(三苯基膦)羰基氢氯化钌(23.8mg，0.025mmol)，在甲苯(1mL)和氮气条件下，反应温度为120℃情况下电磁搅拌(转数500-800rpm/min)反应，反应时间为16小时，经气相色谱-质谱联用仪检测，产率为27％。
本发明实施例2为：一种2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉的合成方法，其与实施例1的区别仅在于：无机碱为叔丁醇钾，产率为27％。
本发明实施例3为：一种2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉的合成方法：在20mL史莱克管中，依次加入2-苯基喹啉(103mg，0.5mmo1)、三乙基硅烷(232mg，2.0mmo1)、醋酸钾(15mg，0.15mmo1)，降冰片烯(200μL，2.0mmo1)、六水三(2,2'-联喹啉)二氯化钌(0.025mmol)，在甲苯(1mL)和氮气条件下，反应温度为120℃情况下电磁搅拌(转数500-800rpm/min)反应，反应时间为16小时，经气相色谱-质谱联用仪检测，产率为43％。
本发明实施例4为：一种2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉的合成方法，其与实施例1的区别仅在于：钌催化剂为二氯(p-甲基异丙苯)钌(II)二聚体，产率为43％。
本发明实施例5为：一种2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉的合成方法：在20mL史莱克管中，依次加入2-苯基喹啉(103mg，0.5mmo1)、三乙基硅烷(232mg，2.0mmo1)、醋酸钾(15mg，0.15mmo1)，降冰片烯(200μL，2.0mmo1)、三(三苯基膦)羰基氢氯化钌(23.8mg，0.025mmol)，在甲苯(1mL)和氮气条件下，反应温度为120℃情况下电磁搅拌(转数500-800rpm/min)反应，反应时间为16小时。反应完成后，将溶剂(甲苯)用旋转蒸发去除，混合物用柱层析分离，洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚，分离后得到淡黄色液体(123mg，77％)。
取实施例1-5制得的产物分别进行核磁共振(Nuclear Magnetic ResonanceSpectroscopy，NMR)及高分辨率质谱(high resolution mass spectrometry，HRMS)定性检测，结果发现产物检测数据一致(为避免冗余，仅示出实施例5制得的产物的测试数据)，具体如下：
1H NMR(300MHz,CDCl3)：如图1所示，δ＝8.26-8.18(m,2H),7.92-7.89(m,1H),7.81-7.74(m,2H),7.67-7.66(m,5H),0.89-0.84(m,9H),0.68-0.60(m,6H).
测试过程中其他参数如下：温度(temperature)：294.8；脉冲序列(pulsesequence)：zg30；扫描次数(number of scans)：16；接收增益(receiver gain)：70；松弛延迟(relaxation delay)：1.0000；脉冲宽度(pulse width)：15.0000；扫描频率(spctrometer frequency)：300.13；频谱宽度(spectral width)：6009.6；最低频率(lowest frequency)：-1151.4；核(nucleus)：1H；获得尺寸(acquired size)：32768；光谱尺寸(spectral size)：65536。
13C{1H}NMR(75MHz,CDCl3)：如图2所示，δ＝161.9,148.3,147.5,136.7,136.5,129.9,129.7,129.6,128.8,127.8,127.6,127.5,127.0,126.5,121.9,7.8,4.7.
测试过程中其他参数如下：温度(temperature)：295.7；脉冲序列(pulsesequence)：zgpg30；扫描次数(number of scans)：256；接收增益(receiver gain)：195；松弛延迟(relaxation delay)：2.0000；脉冲宽度(pulse width)：10.0000；扫描频率(spctrometer frequency)：75.47；频谱宽度(spectral width)：18028.8；最低频率(lowest frequency)：-1468.0；核(nucleus)：13C；获得尺寸(acquired size)：32768；光谱尺寸(spectral size)：65536。
HRMS(采用EI源模式)：m/z C21H25NSi[M+H]+的理论值(Calculated value，calcd.)为：320.1790，测定值(found)为：320.1799。
本发明实施例6为：一种4-氯-2-(2-(三乙基硅)苯基)喹啉的合成方法，反应方程式如下式(3)所示：
在20mL史莱克管中，依次加入4-氯-2苯基喹啉(120mg，0.5mmo1)、三乙基硅烷(232mg，2.0mmo1)、醋酸钾(15mg，0.15mmo1)、降冰片烯(200μL，2.0mmo1)、三(三苯基膦)羰基氢氯化钌(23.8mg，0.025mmol)，在甲苯(1mL)和氮气条件下，反应温度为120℃情况下电磁搅拌(转数500-800rpm/min)反应，反应时间为16小时。反应完成后，将溶剂用旋转蒸发去除，混合物用柱层析分离，洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚，分离后得到淡黄色液体(133mg，75％)。
取实施例6制得的产物分别进行NMR及HRMS定性检测，产物检测数据如下：
1H NMR(300MHz,CDCl3)：如图3所示，δ＝8.34-8.31(m,1H),8.23-8.20(m,1H),7.86-7.66(m,4H),7.59-7.46(m,3H),0.91-0.86(m,9H),0.71-0.63(m,6H).
测试过程中其他参数如下：温度(temperature)：296.4；脉冲序列(pulsesequence)：zg30；扫描次数(number of scans)：16；接收增益(receiver gain)：32；松弛延迟(relaxation delay)：1.0000；脉冲宽度(pulse width)：15.0000；扫描频率(spctrometer frequency)：300.13；频谱宽度(spectral width)：6009.6；最低频率(lowest frequency)：-1054.0；核(nucleus)：1H；获得尺寸(acquired size)：32768；光谱尺寸(spectral size)：65536。
13C{1H}NMR(75MHz,CDCl3)：如图4所示，161.7,148.4,147.1,142.7,136.8,136.6,130.8,129.9,129.5,128.9,127.9,127.4,125.2,124.2,121.8,7.8,4.9.
测试过程中其他参数如下：温度(temperature)：297.8；脉冲序列(pulsesequence)：zgpg30；扫描次数(number of scans)：196；接收增益(receiver gain)：195；松弛延迟(relaxation delay)：2.0000；脉冲宽度(pulse width)：10.0000；扫描频率(spctrometer frequency)：75.47；频谱宽度(spectral width)：26315.8；最低频率(lowest frequency)：-1837.7；核(nucleus)：13C；获得尺寸(acquired size)：32768；光谱尺寸(spectral size)：65536。
HRMS(EI)：m/z calcd for C21H24ClNSi[M+H]+355.1337，found 355.1449。
本发明实施例7为：一种1-(2-((三乙基)苯基)异喹啉的合成方法，反应方程式如下式(4)所示：
在20mL史莱克管中，依次加入2苯基异喹啉(103mg，0.5mmo1)、三乙基硅烷(232mg，2.0mmo1)、醋酸钾(15mg，0.15mmo1)、降冰片烯(200μL，2.0mmo1)、三(三苯基膦)羰基氢氯化钌(23.8mg，0.025mmol)，在甲苯(1mL)和氮气条件下，反应温度为120℃情况下电磁搅拌(转数500-800rpm/min)反应，反应时间为16小时。反应完成后，将溶剂用旋转蒸发去除，混合物用柱层析分离，洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚，分离后得到棕色液体(129mg，81％)。
取实施例7制得的产物分别进行NMR及HRMS定性检测，产物检测数据如下：
1H NMR(300MHz,CDCl3)：如图5所示，δ＝8.61(d,1H,J＝2.7Hz),7.90-7.66(m,5H),7.51-7.39(m,4H),0.77(t,9H,J＝7.8Hz),0.39-0.31(m,6H).
测试过程中其他参数如下：温度(temperature)：295.5；脉冲序列(pulsesequence)：zg30；扫描次数(number of scans)：16；接收增益(receiver gain)：32；松弛延迟(relaxation delay)：1.0000；脉冲宽度(pulse width)：15.0000；扫描频率(spctrometer frequency)：300.13；频谱宽度(spectral width)：6009.6；最低频率(lowest frequency)：-1151.4；核(nucleus)：1H；获得尺寸(acquired size)：32768；光谱尺寸(spectral size)：65536。
13C{1H}NMR(75MHz,CDCl3)：如图6所示，δ＝163.1,146.0,141.7,137.0,136.4,136.2,130.1,129.9,128.1,128.0,127.2,126.9,126.8,120.2,7.5,3.8.
测试过程中其他参数如下：温度(temperature)：296.3；脉冲序列(pulsesequence)：zgpg30；扫描次数(number of scans)：194；接收增益(receiver gain)：195；松弛延迟(relaxation delay)：2.0000；脉冲宽度(pulse width)：10.0000；扫描频率(spctrometer frequency)：75.47；频谱宽度(spectral width)：18028.8；最低频率(lowest frequency)：-1468.0；核(nucleus)：13C；获得尺寸(acquired size)：32768；光谱尺寸(spectral size)：65536。
HRMS(EI)：m/z calcd for C21H25NSi[M+H]+320.1790，found 320.1829。
上述实施例中核磁共振谱采用Bruker BioSpin GmbH的核磁共振波谱仪测得。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：将三乙基硅烷、2-苯基喹啉类化合物、无机碱、不饱和烯烃和钌催化剂加入到盛有溶剂的反应容器中，加热条件下一锅法制得所述2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物；所述2-苯基喹啉类化合物的结构式如下：
2.根据权利要求1所述的2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法，其特征在于：所述溶剂选自正己烷、1,2-二氯乙烷、甲苯、四氯化碳、三氯甲烷、四氢呋喃、乙腈或乙醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法，其特征在于：所述加热的温度为50-150℃，维持加热时间为16-36小时。
4.根据权利要求3所述的2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法，其特征在于：所述加热的温度为120℃，维持加热16小时。
5.根据权利要求1所述的2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法，其特征在于：反应中各物质的摩尔量比为：2-苯基喹啉类化合物：三乙基硅烷：无机碱：不饱和烯烃：钌催化剂＝1：4：0.1-0.5：4：0.01-0.20。
6.根据权利要求1所述的2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法，其特征在于：反应过程在无氧条件下进行。
7.根据权利要求6所述的2-苯基邻位取代三乙基硅喹啉类化合物的合成方法，其特征在于：反应过程在氮气保护下进行。
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