CN112939969B - 一种2-乙酰基-1,10-菲啰啉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种2‑乙酰基‑1,10‑菲啰啉的制备方法。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：将8‑氨基喹啉、丙酮醛和醇类有机溶剂混合，发生席夫碱反应，得到E‑1‑(喹啉‑8‑亚胺基)丙烷‑2‑酮；将所述E‑1‑(喹啉‑8‑亚胺基)丙烷‑2‑酮和无水乙醇混合，去除水分后，加入催化剂和丙酮酸，发生doebner反应，得到2‑乙酰基菲啰啉‑4‑甲酸；将所述2‑乙酰基菲啰啉‑4‑甲酸在碱性条件下发生脱羧反应，得到所述2‑乙酰基‑1,10‑菲啰啉。所述制备方法合成路线简单，反应条件温和，易于工业化生产，且制备原料绿色友好。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种2-乙酰基-1,10-菲啰啉的制备方法。
背景技术
目前，2-乙酰基-1,10-菲啰啉主要用在光电材料和催化材料，其主要是用2-溴菲啰啉在-78℃的条件下通过丁基锂拔溴，然后与N,N-二甲基乙酰胺反应制备得到。上述制备方法价格昂贵，合成条件太苛刻，工业化优势不大；同时，在上述制备过程中由于用到了三甲基氰硅烷，毒性较大，合成收率也不高，操作复杂。
同时，现有技术中还有通过3-乙酰基丙烯醛作为原料通过加成、环合、脱氢制备得到2-乙酰基-1,10-菲啰啉，但是这种原料3-乙酰基丙烯醛目前还没有工业化的生产厂家(虽然可以从市售产品中买到，但是存储条件要求高，并未实现大量工业化生产)，而且3-乙酰基丙烯醛的稳定性也不好，容易聚合时不容易控制导致生成醛和氨基的缩合产物，导致工业副产物较多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种2-乙酰基-1,10-菲啰啉的制备方法。所述制备方法合成路线简单，原料易得，不产生固废，工艺更环保。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种2-乙酰基-1，10-菲啰啉的制备方法，包括以下步骤：
将8-氨基喹啉、丙酮醛和醇类有机溶剂混合，发生席夫碱反应，得到E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮；
将所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮和无水乙醇混合，去除水分后，加入催化剂和丙酮酸，发生doebner反应，得到2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸；
将所述2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸在碱性条件下发生脱羧反应，得到所述2-乙酰基-1,10-菲啰啉。
优选的，所述8-氨基喹啉和丙酮醛的摩尔比为1：(0.8～2.5)。
优选的，所述8-氨基喹啉与醇类有机溶剂的质量比为1：(2～20)。
优选的，所述席夫碱反应的温度为40～70℃，时间为1～5h。
优选的，所述去除水分的过程在回流条件下进行，所述去除水分的时间为2～3h。
优选的，所述催化剂为多聚磷酸、钒酸、三氯氧磷、浓盐酸、硫酸、三氟甲磺酸和三氟乙酸中的一种或几种；
所述浓盐酸的质量浓度为30～36％；
所述催化剂与所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮的质量比为(0.01～8)：1。
优选的，所述丙酮酸与所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮的摩尔比为(0.8～2.5)：1。
优选的，所述doebner反应在回流条件下进行，所述doebner反应的时间为5～20h。
优选的，所述碱性条件的pH值为10～10.5。
优选的，所述脱羧反应在回流条件下进行，所述脱羧反应的时间为8～10h。
本发明提供了一种2-乙酰基-1，10-菲啰啉的制备方法，包括以下步骤：将8-氨基喹啉、丙酮醛和醇类有机溶剂混合，发生席夫碱反应，得到E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮；将所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮和无水乙醇混合，去除水分后，加入催化剂和丙酮酸，发生doebner反应，得到2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸；将所述2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸在碱性条件下发生脱羧反应，得到所述2-乙酰基-1,10-菲啰啉。合成路线简单，原料易得，不产生固废，工艺更环保。
附图说明
图1为实施例1制备得到的2-乙酰基-1,10-菲啰啉的核磁谱图。
具体实施方式
本发明提供了一种2-乙酰基-1，10-菲啰啉的制备方法，包括以下步骤：
将8-氨基喹啉、丙酮醛和醇类有机溶剂混合，发生席夫碱反应，得到E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮；
将所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮和无水乙醇混合，去除水分后，加入催化剂和丙酮酸，发生doebner反应，得到2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸；
将所述2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸在碱性条件下发生脱羧反应，得到所述2-乙酰基-1,10-菲啰啉。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
在本发明中，所述2-乙酰基-1,10-菲啰啉的制备流程优选如式Ⅰ所示：
本发明将8-氨基喹啉、丙酮醛和醇类有机溶剂混合，发生席夫碱反应，得到E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮。
在本发明中，所述8-氨基喹啉的结构式为
所述8-氨基喹啉优选为市售产品；所述丙酮醛的结构式优选为
所述醇类有机溶剂优选为乙醇、甲醇或异丙醇，更优选为乙醇。
在本发明中，所述8-氨基喹啉和丙酮醛的摩尔比优选为1：(0.8～2.5)，更优选为1：(1.0～2.0)，最优选为1：(1.4～1.8)。
在本发明中，所述8-氨基喹啉与醇类有机溶剂的质量比优选为1：(2～20)，更优选为1：(6～13)。
在本发明中，所述混合的温度优选为室温，所述混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述混合优选为将8-氨基喹啉溶解在醇类有机溶剂中后，滴加丙酮醛；本发明对所述滴加的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。所述滴加完成后，本发明还优选包括继续搅拌的过程；所述继续搅拌的时间优选为1～10min，更优选为3～6min。
在本发明中，所述席夫碱反应的温度优选为40～70℃，更优选为45～60℃；时间优选为1～5h，更优选为2～4h。
在本发明中，所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮的结构式为：
所述席夫碱反应完成后，本发明还优选包括依次进行的降温、过滤、洗涤和干燥。在本发明中，所述降温的目标温度优选为-5～0℃，保温时间优选为1h；本发明对所述过滤没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述洗涤优选为采用冷乙醇对过滤得到的滤饼进行淋洗。在本发明中，所述干燥优选包括依次进行的抽干和真空干燥；本发明对抽干没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可；所述真空干燥的温度优选为50～60℃，更优选为55℃；所述真空干燥的时间优选为10h。
得到E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮后，本发明将所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮和无水乙醇混合，去除水分后，加入催化剂和丙酮酸，发生doebner反应，得到2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸。
在本发明中，所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮的质量和无水乙醇的体积比优选为1g：(2～15)mL，更优选为1g：(5～12)mL。
在本发明中，所述去除水分的过程优选在回流条件下进行，所述去除水分的时间优选为2～3h。
在本发明中，所述催化剂优选为多聚磷酸(PPA)、钒酸、三氯氧磷、浓盐酸、硫酸、三氟甲磺酸和三氟乙酸中的一种或几种；所述浓盐酸的质量浓度优选为30～36％；当所述催化剂为上述具体选择中的两种以上物质时，本发明对所述具体物质的配比没有任何特殊的限定，按任意配比进行混合即可。在本发明的具体实施例中，所述催化剂具体为PPA和钒酸；所述PPA和钒酸的质量比为46:1。
在本发明中，所述丙酮酸优选通过滴加的方式加入；本发明对所述滴加的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述催化剂与所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮的质量比优选为(0.01～8)：1，更优选为(0.3～2)：1。
在本发明中，所述丙酮酸与所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮的摩尔比优选为(0.8～2.5)：1，更优选为(1.04～1.2)：1。
在本发明中，所述doebner反应优选在回流条件下进行，所述doebner反应的时间优选为5～20h，更优选为10～16h，最优选为12～14h。
所述doebner反应完成后，还优选包括依次进行的回收甲醇和萃取；本发明对所述回收甲醇的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可；所述萃取优选为在所述doebner反应得到的产物溶液中加入萃取液，搅拌2～3h后，静置分层，将得到的有机层进行水洗。在本发明中，所述萃取液优选包括纯化水和二氯甲烷；所述纯化水和二氯甲烷的体积比优选为5:3；所述萃取液与所述无水乙醇的体积比优选为8:5。在本发明中，所述搅拌的温度优选为室温，本发明对搅拌的转速没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的转速进行即可；本发明对所述水洗的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程将所述有机层洗至pH＝6～7的范围内即可。
得到2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸后，本发明将所述2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸在碱性条件下发生脱羧反应，得到所述2-乙酰基-1,10-菲啰啉。
在本发明中，所述碱性条件的pH值优选为10～10.5；所述pH值优选通过采用碱液进行调节，本发明对所述碱液的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。在本发明中的具体实施例中，所述碱液为质量浓度为10％的氢氧化钠溶液。
在本发明中，当所述2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸通过碱液进行pH调节后，优选通过分层选取水层进行后续的脱羧反应。
在本发明中，所述脱羧反应优选在回流条件下进行，所述脱羧反应的时间优选为8～10h。
在所述脱羧反应的过程中，会有固体生成，优选通过TLC检测来判断反应是否完全；所述检测的过程优选为：取样，调节取样的pH＝4后，用二氯甲烷提取样品，然后对二氯甲烷层进行TLC中控，看看原料是否反应完全。
所述脱羧反应完成后，本发明还优选包括依次进行的降温、过滤、水洗、脱色和重结晶。在本发明中，所述降温的目标温度优选为(0～5)±3℃，所述降温后优选保温1.5h；本发明对所述过滤和水洗没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。所述水洗完成后得到的水洗母液可直接用于下一批次的水洗过程。
在本发明中，所述脱色优选为将水洗后得到的产物与无水乙醇混合后，采用活性炭进行脱色；本发明对所述无水乙醇和活性炭的用量没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用量即可。本发明对所述重结晶的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
下面结合实施例对本发明提供的2-乙酰基-1,10-菲啰啉的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在室温下，将36g(0.25mol)8-氨基喹啉溶解在180mL的乙醇中，滴加20g(0.28mol)丙酮醛后，搅拌3min，在55℃下反应2h，降温至-5℃，保温1h，过滤，将得到的滤饼采用冷乙醇进行淋洗，抽干，在55℃下真空干燥10h，得到50.2g E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮(收率95％，纯度98％)；
将50g(0.25mol)E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮和250mL无水甲醇混合后，回流3h，再加入23g PPA和0.5g钒酸后，滴加23g(0.26mol)丙酮酸，加热回流12h，回收甲醇，加入250mL纯化水和150mL二氯甲烷，室温搅拌2h，静置分层，取有机层用水洗至pH＝7，得到2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸；
将所述2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸用质量浓度为10％的氢氧化钠溶液调节pH至10.5，分层，将水层进行回流9h(在回流过程中会有固体生成，取样，并调节pH＝4后，用二氯甲烷提取，二氯甲烷层进行TLC检测至所述2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸完全消失)，降温至5±3℃，保温1.5h，过滤水洗得到粗品，水洗后的母液直接用于下一批次的水洗过程，然后用200mL的无水乙醇将水洗后的固体溶解，并采用活性炭进行脱色，重结晶，得到46.3g2-乙酰基-1,10-菲啰啉，总收率为83％，纯度为98.9％；
将所述2-乙酰基-1,10-菲啰啉进行核磁测试，测试结果如图1所示：1H NMR解谱数据是：1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ9.22(dd,J＝4.3,1.8Hz,1H),8.68(d,J＝8.3Hz,1H),8.56(dd,J＝8.1,1.8Hz,1H),8.30(d,J＝8.3Hz,1H),8.15(d,J＝8.8Hz,1H),8.09(d,J＝8.8Hz,1H),7.85(dd,J＝8.1,4.3Hz,1H),2.92(s,3H)。
实施例2
在室温下，将36g(0.25mol)8-氨基喹啉溶解在180mL的乙醇中，滴加20g(0.28mol)丙酮醛后，搅拌3min，在70℃下反应2h，降温至-5℃，保温1h，过滤，将得到的滤饼采用冷乙醇进行淋洗，抽干，在55℃下真空干燥10h，得到49g E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮；
将40g(0.20mol)E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮和220mL无水甲醇混合后，回流3h，再加入35g三氯氧磷，滴加21g(0.24mol)丙酮酸，加热回流15h，回收甲醇，加入到200mL纯化水和150mL二氯甲烷的混合液中，室温搅拌2h，静置分层，取有机层用水洗至pH＝7，得到2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸；
将所述2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸用质量浓度为10％的氢氧化钠溶液调节pH至10.5，分层，将水层进行回流15h(在回流过程中会有固体生成，取样，并调节pH＝4后，用二氯甲烷提取样品后，二氯甲烷层进行TLC检测至所述2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸完全消失)，降温至0℃，保温1.5h，过滤水洗得到粗品，然后用200mL的无水乙醇将水洗后的固体溶解，并采用活性炭进行脱色，重结晶，得到30g 2-乙酰基菲啰啉，纯度98.3％；
将所述2-乙酰基-1,10-菲啰啉进行核磁测试，测试结果与实施例1的结果相似。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种2-乙酰基-1，10-菲啰啉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将8-氨基喹啉、丙酮醛和醇类有机溶剂混合，发生席夫碱反应，得到E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮；
将所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮和无水乙醇混合，去除水分后，加入催化剂和丙酮酸，发生doebner反应，得到2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸；
将所述2-乙酰基菲啰啉-4-甲酸在碱性条件下发生脱羧反应，得到所述2-乙酰基-1,10-菲啰啉；
所述催化剂为多聚磷酸、钒酸、三氯氧磷、浓盐酸、硫酸、三氟甲磺酸和三氟乙酸中的一种或几种；
所述浓盐酸的质量浓度为30～36％；
所述催化剂与所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮的质量比为(0.01～8)：1。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述8-氨基喹啉和丙酮醛的摩尔比为1：(0.8～2.5)。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述8-氨基喹啉与醇类有机溶剂的质量比为1：(2～20)。
4.如权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于，所述席夫碱反应的温度为40～70℃，时间为1～5h。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述去除水分的过程在回流条件下进行，所述去除水分的时间为2～3h。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙酮酸与所述E-1-(喹啉-8-亚胺基)丙烷-2-酮的摩尔比为(0.8～2.5)：1。
7.如权利要求1、5或6所述的制备方法，其特征在于，所述doebner反应在回流条件下进行，所述doebner反应的时间为5～20h。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性条件的pH值为10～10.5。
9.如权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于，所述脱羧反应在回流条件下进行，所述脱羧反应的时间为8～10h。
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