CN115368312A - 一锅法直接从生物质碳水化合物合成喹喔啉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学合成技术，旨在提供一种一锅法直接从生物质碳水化合物合成喹喔啉的方法。包括：取1,2‑芳香二胺、碳水化合物和水，或者1,2‑芳香二胺、碳水化合物、无机碱和水；搅拌均匀后进行水热反应，收集有机相层并除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化，得到的棕色油状液体即喹喔啉产品。本发明创新性地直接使用大量廉价的碳水化合物作为反应原料，不使用任何贵重金属催化剂或卤代试剂，无需额外氧化剂，反应使用水作为溶剂，且副产物为水，使得该反应绿色环保，成本更低。原料易得、步骤简单，对反应条件的要求较低、适用性广泛，简单、快速、有效、绿色的构建喹喔啉母环的方法。
Description
技术领域
本发明涉及化学合成技术，特别涉及一种新型的绿色合成喹喔啉的方法，具体来说涉及一种直接使用碳水化合物为碳源与1,2-芳香二胺在水热条件下一锅法合成喹喔啉类产物的化学转化方法，同时通过调节反应溶液的碱性，从而可以实现对特定的2-甲基喹喔啉类产物高选择性的合成。
背景技术
喹喔啉是一类重要的含氮有机杂环化合物，其衍生物广泛地应用于医药，农药，饲料，香料以及光电材料等领域(Heterocycles 2000,52,911–920；Eur.J.Med.Chem.2015,97,664–672)。例如，2-甲基喹喔啉作为一种常见的烤制食品调料剂广泛地应用在食品加工产业，而且它可以作为重要的平台化合物直接用于合成一系列具有特定生理活性的药物(Pharmaceuticals 2010,3,2416–2425；Bioorganic Med.Chem.Lett.2004,14,541–544)。由于喹喔啉化合物具有独特的药理作用以及优良的生物活性，比如它们具有很好的抗菌、抗炎、抗疟和抗肿瘤等活性，因此使用高效经济的策略合成喹喔啉化合物一直广受化学工作者的关注。目前合成喹喔啉的方法主要依赖使用邻苯二胺与二羰基化合物、α-羟基酮、α-卤代酮或者邻二醇类化合物进行反应合成(J.Mol.Catal.A Chem.2007,265,227–230；Synlett 2005,1003–1005；Tetrahedron Lett.2015,56,1266–1271.)。然而此类方法具有反应条件苛刻，操作步骤繁琐，环境污染大，原料价格昂贵以及不易获取等缺点，因而极大地限制了它们在实际生产中的应用和发展。
生物质作为一种在地球上广泛存在的可再生资源，近年来已经成为了科学工作者们的关注热点。有效的开发利用生物质资源对于解决地球资源、能源以及环境问题，如化石资源的枯竭和其所造成的环境污染等具有极其重要的科学和现实意义。葡萄糖等碳水化合物能从生物质资源降解中大量获得。尽管已有大量转化葡萄糖等碳水化合物为其他高价值的化学品的研究报道，但这些化学品仅仅局限在一些简单的烷烃以及含氧化合物上，如己烷，木糖醇，乳酸，乙醇等。由于反应的高复杂性，直接转化葡萄糖等碳水化合物为更高附加值的含氮化合物的研究到目前为止鲜有报道，特别是合成一些高价值的含氮杂环化合物。因此，开发经济、高效、绿色安全的化学方法用于直接转化大量且廉价的葡萄糖等碳水化合物为喹喔啉及其衍生物是一项具有重大意义且极具挑战的研究。
目前尚未有报道将葡萄糖等碳水化合物应用于喹喔啉及其衍生物的构建。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种一锅法直接从生物质碳水化合物合成喹喔啉的方法方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种一锅法一步直接从生物质碳水化合物合成喹喔啉的方法，是以碳水化合物和1,2-芳香二胺为起始原料，以纯水为溶剂，通过以下反应制得喹喔啉：
其中：A环为苯基、萘基或吡啶基；R1为氢、烷基、烷氧基、卤素、硝基中的一种或多种；R2、R3为相同或不同的取代基团，选自氢基或甲基。
本发明中，具体包括以下步骤：
(1)向高压釜中加入1,2-芳香二胺、碳水化合物和水，搅拌均匀；或者，向高压釜中加入1,2-芳香二胺、碳水化合物、无机碱和水，搅拌均匀；
在作为反应体系的混合物中，碳水化合物的质量浓度为0.1～3.6％，1,2-芳香二胺的质量浓度为0.5～4.3％；无机碱的摩尔浓度为4.4×10-3～3.5×10-2mol/L；
(2)封闭高压釜，调整起始压力为0.1～3MPa；控制水热反应的温度120～200℃，反应时间2～24h；
(3)反应结束后，收集有机相层并除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化，得到的棕色油状液体即喹喔啉产品。
本发明中，所述1,2-芳香二胺是下述的任意一种：邻苯二胺、4,5-二甲基邻苯二胺、4,5-二氟邻苯二胺、4,5-二氯邻苯二胺、4-甲基邻苯二胺、4-甲氧基邻苯二胺、4-氯邻苯二胺、4-硝基邻苯二胺、2,3-萘二胺、2,3-二氨基吡啶或3,4-二氨基吡啶。
本发明中，所述碳水化合物是葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、木糖、甘油醛或二羟丙酮中的任意一种。
本发明中，所述无机碱是碳酸钠(Na2CO3)、碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸钾(K2CO3)、氢氧化锂(LiOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铷(RbOH)、氢氧化铯(CsOH)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化钡(Ba(OH)2)、氢氧化锶(Sr(OH)2)或氢氧化钙(Ca(OH)2)中的任意一种。
本发明中，在反应中使用空气、氮气或氩气用于调整反应气氛，控制水热反应的起始压力。
发明原理描述：
本发明所描述的合成喹喔啉的新方法直接使用碳水化合物与1,2-芳香二胺在水溶液中反应转化为喹喔啉类产物，包括喹喔啉，2-甲基喹喔啉以及2,3-二甲基喹喔啉等等。该转化的实现是通过1,2-芳香二胺首先在水热条件下催化降解六碳糖为邻二羰基化合物，包括乙二醛，丙酮醛和2,3-丁二酮。这些原位产生的二羰基化合物能迅速地与1,2-芳香二胺反应生成相应的喹喔啉类产物。传统合成喹喔啉的方法通常需要先获得1,2-二羰基化合物，然后再与邻苯二胺反应生成喹喔啉产物。而1,2-二羰基化合物的合成通常采用传统的石油基产品的反应路线。该反应路线往往涉及到多步化学反应及反应后的产物分离，且每一步反应通常会涉及到使用昂贵的金属催化剂。例如，使用丙烷为原料合成丙酮醛通常需要5步反应才能实现。该5步反应包括丙烷首先经过脱氢反应转化成丙烯，丙烯经过氢氯化反应生成丙烯氯醇，丙烯氯醇再脱去氯化氢生成环氧丙烷，环氧丙烷进而在酸性条件下水解生成1,2-丙二醇，最后经过高温Ag基催化剂的催化脱氢反应生成想要的丙酮醇。本发明方法的创新之处在于，与常规的合成喹喔啉方法相比，本方法不需要直接使用昂贵的1,2-二羰基化合物为原料，而是直接使用廉价且易于获取的生物质葡萄糖作为原料与1,2-芳香二胺通过一锅法一步合成喹喔啉。与此同时，反应过程中不需要使用昂贵的金属催化剂，从而避免了喹喔啉产物中金属残留的问题。并且，反应使用水作为反应溶剂体现了反应的绿色经济性。
在反应过程中，通过1,2-芳香二胺催化逆醇醛缩合反应使得碳水化合物降解为C2，C3，C4糖片段产物，这些产物进而转化成高反应活性的邻二羰基化合物，包括乙二醛，丙酮醛，2,3-丁二酮。生成的邻二羰基化合物能快速地与1,2-芳香二胺反应生物稳定的喹喔啉类产物。在反应溶液中加入少量的无机碱有助于提高六碳糖转化为C3糖片段的效率，进而提高2-甲基喹喔啉产物产率。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明创新性地直接使用大量廉价的碳水化合物作为反应原料，不使用任何贵重金属催化剂或卤代试剂，无需额外氧化剂，反应使用水作为溶剂，且副产物为水，使得该反应绿色环保，成本更低。
2、本发明的原料易得、步骤简单，对反应条件的要求较低、适用性广泛，是一种简单、快速、有效、绿色的构建喹喔啉母环的方法。与现有技术相比优势明显，具有潜在广泛地应用前景。
附图说明
图1为2-甲基喹喔啉(1b)产物的1H NMR谱图。
具体实施方式
本发明使用从生物质易得的葡萄糖等碳水化合物作为反应原料，以水作为反应溶剂，通过与1,2-芳香二胺反应，在不使用昂贵金属催化剂的条件下直接构建喹喔啉及其衍生物的绿色合成新方法。并且通过在反应水溶液中添加极少量的无机碱从而实现目标2-甲基喹喔啉产物的高选择性合成。本发明解决了传统合成方法原料难获取，反应条件苛刻，步骤冗长，成本较高，使用昂贵并且有毒的金属催化剂以及有机溶剂，造成环境污染等问题。本发明采用一锅法合成，原料便宜且易得，反应步骤简单，适用性较广，是一种简单、快速、有效、绿色的构建喹喔啉母环的方法。
本发明以碳水化合物和1,2-芳香二胺作为起始原料，以水作为反应溶剂；可通过添加无机碱以提高2-甲基喹喔啉类产物的选择性，其化学反应式如下所示：
其中：
其中：A环为苯基、萘基或吡啶基；R1为氢、烷基、烷氧基、卤素、硝基中的一种或多种；R2、R3为相同或不同的取代基团，选自氢基或甲基。
碳水化合物优选为六碳糖(葡萄糖，果糖，甘露糖，半乳糖等)，五碳糖(木糖等)和三碳糖(甘油醛，二羟丙酮)等。反应无需外加氧化剂参与，在空气或氮气下均可进行，优选为在氮气下进行。无机碱为LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Ba(OH)2、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3等中任意一种，优选为KOH。优选的反应温度为120～200℃，反应时间为2～24小时。优选的碳水化合物、1,2-芳香二胺化合物、无机碱的摩尔比为1:(2～8):(0.176～0.700)。
下面通过结合具体实施方式对本发明作进一步说明，有助于对本发明的理解。但并不能以此来限制本发明的权利范围，而本发明的权利范围应以权利要求书阐述的为准。该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。
实施实例1：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、水(20mL)，无添加任何无机碱，在空气氛围中(0.1MPa)加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为21.4C％,产物1b收率为47.6C％,产物1c收率为6.8C％。
实施实例2：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(864mg，8mmol)、葡萄糖(720mg，4mmol)、水(20mL)，无添加任何无机碱，置换反应釜中的空气为氮气(0.1MPa)并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为18.1C％,产物1b收率为36.5C％,产物1c收率为6.5C％。
实施实例3：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、葡萄糖(45mg，0.25mmol)、水(40mL)，无添加任何无机碱，置换反应釜中的空气为氩气(0.1MPa)并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为20.1C％,产物1b收率为52.1C％,产物1c收率为9.8C％。
实施实例4：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、水(20mL)，无添加任何无机碱，置换反应釜中的空气为氮气(3MPa)并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为19.2C％,产物1b收率为50.8C％,产物1c收率为11.0C％。
实施实例5：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为6.3C％,产物1b收率为66C％,产物1c收率为7.2C％。产物1b的核磁结果如下1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ2.69(s,3H),7.74–7.82(m,2H),7.98(d,J＝8.0Hz,1H),8.03(d,J＝8.0Hz,1H),8.84(s,1H)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ22.14,128.41,128.86,129.02,130.06,140.33,141.41,146.62,154.27。
实施实例6：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(4.9mg，8.8×10-2mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到120℃搅拌24h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为3.3C％,产物1b收率为38.1C％,产物1c收率为4.2C％。
实施实例7：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(40.6mg，0.700mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到200℃搅拌2h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为4.3C％,产物1b收率为36.7C％,产物1c收率为3.5C％。
实施实例8：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、果糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为6.6C％,产物1b收率为66.9C％,产物1c收率为6.8C％。
实施实例9：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、甘露糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为6.0C％,产物1b收率为63.3C％,产物1c收率为7.8C％。
实施实例10：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、半乳糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为6.2C％,产物1b收率为64.5C％,产物1c收率为7.4C％。
实施实例11：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、木糖(75mg，0.5mmol)和水(20mL)，无添加任何无机碱，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为29.6C％,产物1b收率为47.5C％,产物1c收率为4.4C％。
实施实例12：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、甘油醛(90mg，1mmol)、和水(20mL)，无添加任何无机碱，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌4h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为6.3C％,产物1b收率为67.3C％,产物1c收率为1.3C％。
实施实例13：化合物1的合成
在高压反应釜中依次加入邻苯二胺(216mg，2mmol)、二羟基丙酮(90mg，1mmol)、和水(20mL)，无添加任何无机碱，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌2h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物1a收率为4.7C％,产物1b收率为85.2C％,产物1c收率为0C％。
实施实例14：化合物2的合成
在高压反应釜中依次加入4,5-二甲氧基邻苯二胺(272mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物2a收率为5.1C％,产物2b收率为73.2C％,产物2c收率为2.6C％。产物2b的核磁结果如下1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ2.39(s,6H),2.63(s,3H),7.69(s,1H),7.75(s,1H),8.68(s,1H)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ19.65,19.80,21.97,127.34,127.75,138.94,139.27,140.08,140.33,145.37,152.97。
实施实例15：化合物3的合成
在高压反应釜中依次加入4,5-二氟邻苯二胺(288mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、碳酸钾(24.2mg，0.176mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物2a收率为8.9C％,产物2b收率为57.9C％,产物2c收率为1.1C％。产物3b的核磁结果如下1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ2.64(s,3H),7.88–8.00(m,2H),8.79(s,1H)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ21.93,114.26,114.28,114.43,114.45,114.71.114.73,114.88,114.90,137.42,137.53,138.69,138.81,146.77,146.80,149.17,149.33,149.84,150.00,151.67,151.83,152.35,152.51,154.68,154.71。
实施实例16：化合物4的合成
在高压反应釜中依次加入4,5-二氯邻苯二胺(354mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钙(25.9mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物4a收率为14.2C％,产物4b收率为47.0C％,产物4c收率为3.6C％。产物4b的核磁结果如下1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ2.71(s,3H),8.28(s,1H),8.34(s,1H),8.90(s,1H)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ22.23,129.33,129.77,131.63,132.71,139.24,140.35,148.13,156.06。
实施实例17：化合物5的合成
在高压反应釜中依次加入2,3-萘二胺(316mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物5a收率为6.2C％,产物5b收率为68.2C％,产物5c收率为6.6C％。产物5b的核磁结果如下1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ2.42(s,3H),7.69(m,2H),8.07-8.11(m,4H),8.68(s,1H)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ21.3,125.8,125.9,127.2,127.3,131.5,131.6,140.2,142.1,144.8,154.1。
实施实例18：化合物6的合成
在高压反应釜中依次加入4-甲基邻苯二胺(244mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物6a收率为6.6C％,产物6b总收率为66.5C％,产物6c收率为3.3C％。产物6b的核磁结果如下1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ2.50(s,3H),2.65(s,3H),7.54–7.60(m,1H),7.72(s,0.55H),7.78(s,0.45H),7.83–7.90(m,1H),8.73(s,0.55H),8.76(s,0.45H)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ21.10,21.25,21.94,22.07,127.19,127.62,127.93,128.37,130.99,132.03,138.79,138.88,139.83,140.02,140.38,141.48,145.52,146.32,153.13,153.98.。
实施实例19：化合物7的合成
在高压反应釜中依次加入4-甲氧基邻苯二胺(276mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物7a收率为3.7C％,产物7b总收率为71.1C％,产物7c收率为4.6C％。产物7b的核磁结果如下1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ2.61(s,0.61H),2.63(s,2.35H),3.90(s,3H),7.31–7.41(m,2H),7.84(d,J＝8.8Hz,0.20H),7.88(d,J＝8.8Hz,0.77H),8.63(s,0.72H),8.72(s,0.20H)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ21.68,21.98,55.72,55.74,106.51,106.85,121.42,122.46,129.37,129.83,136.28,137.32,141.83,143.09,143.62,146.23,151.27,154.02,159.38,160.20。
实施实例20：化合物8的合成
在高压反应釜中依次加入4-氯邻苯二胺(284mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物8a收率为3.0C％,产物8b总收率为60.2C％,产物8c收率为4.2C％。产物8b的核磁结果如下1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ2.67–2.68(3H),7.72–7.79(m,1H),7.94–8.05(m,2H),8.83(s,0.58H),8.84(s,0.39H)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ22.16,127.12,127.54,129.55,130.21,130.53,130.65,133.20,134.31,138.91,139.99,140.57,141.71,147.01,147.60,154.81,155.48。
实施实例21：化合物9的合成
在高压反应釜中依次加入4-硝基邻苯二胺(306mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物9a收率为2.8C％,产物9b总收率为42.1C％,产物9c收率为3.4C％。
实施实例22：化合物10的合成
在高压反应釜中依次加入2,3-二氨基吡啶(218mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物10a收率为3.2C％,产物10b总收率为51.8C％,产物10c收率为4.3C％。
实施实例23：化合物11的合成
在高压反应釜中依次加入3,4-二氨基吡啶(218mg，2mmol)、葡萄糖(90mg，0.5mmol)、氢氧化钾(19.6mg，0.350mmol)和水(20mL)，置换反应釜中的空气为氮气(2MPa)，并加热到180℃搅拌5h。反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，收集有机相层，减压除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得棕色油状液体，产物11a收率为3.0C％,产物11b总收率为50.2C％,产物11c收率为4.6C％。
Claims (6)
1.一种一锅法一步直接从生物质碳水化合物合成喹喔啉的方法，其特征在于，是以碳水化合物和1,2-芳香二胺为起始原料，以纯水为溶剂，通过以下反应制得喹喔啉：
其中：A环为苯基、萘基或吡啶基；R1为氢、烷基、烷氧基、卤素、硝基中的一种或多种；R2、R3为相同或不同的取代基团，选自氢基或甲基。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)向高压釜中加入1,2-芳香二胺、碳水化合物和水，搅拌均匀；或者，向高压釜中加入1,2-芳香二胺、碳水化合物、无机碱和水，搅拌均匀；
在作为反应体系的混合物中，碳水化合物的质量浓度为0.1～3.6％，1,2-芳香二胺的质量浓度为0.5～4.3％；无机碱的摩尔浓度为4.4×10-3～3.5×10-2mol/L；
(2)封闭高压釜，调整起始压力为0.1～3MPa；控制水热反应的温度120～200℃，反应时间2～24h；
(3)反应结束后，收集有机相层并除去溶剂，残留物采用硅胶柱层析分离纯化，得到的棕色油状液体即喹喔啉产品。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述1,2-芳香二胺是下述的任意一种：邻苯二胺、4,5-二甲基邻苯二胺、4,5-二氟邻苯二胺、4,5-二氯邻苯二胺、4-甲基邻苯二胺、4-甲氧基邻苯二胺、4-氯邻苯二胺、4-硝基邻苯二胺、2,3-萘二胺、2,3-二氨基吡啶或3,4-二氨基吡啶。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳水化合物是葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、木糖、甘油醛或二羟丙酮中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机碱是碳酸钠(Na2CO3)、碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸钾(K2CO3)、氢氧化锂(LiOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铷(RbOH)、氢氧化铯(CsOH)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化钡(Ba(OH)2)、氢氧化锶(Sr(OH)2)或氢氧化钙(Ca(OH)2)中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在反应中使用空气、氮气或氩气用于调整反应气氛，控制水热反应的起始压力。
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