CN116239529B - 一种二氧化碳参与的n-甲基四氢喹啉类生物碱的制备方法 - Google Patents

一种二氧化碳参与的n-甲基四氢喹啉类生物碱的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳参与的N‑甲基四氢喹啉类生物碱的制备方法,所述的制备方法以二氧化碳(CO2)和式I所示的喹啉类化合物为起始原料,硼氢化钠为还原剂,氨基吡咯锌化合物为催化剂,常压下实现喹啉类化合物的还原、N‑甲基化反应一步完成,合成N‑甲基‑1,2,3,4‑四氢喹啉类生物碱化合物(式Ⅱ)。本发明方法操作简便,成本较低,同时合成中不需要贵金属的参与,避免了高压反应操作,安全环保,符合绿色化学要求,拥有重要的实用价值和很好的应用前景。

Description

一种二氧化碳参与的N-甲基四氢喹啉类生物碱的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成药物分子领域,具体涉及一种由二氧化碳制备N-甲基四氢喹啉生物碱类化合物的方法。
背景技术
四氢喹啉类化合物是天然生物碱中重要的组成部分,广泛应用于医药、农药、香料以及精细化学品领域。其中,N-甲基取代的四氢喹啉类化合物在生物活性分子和药物活性分子上具有非常重要意义。如含有N-甲基取代的四氢喹啉结构单元的angustureine,galipeine,galipinine,cuspareine等生物碱表现出优异的抗疟原虫和细胞毒活性,已应用于临床治疗用药。在过去的几十年里,广大科研工作者已开发出许多行之有效的合成方法来制备N-甲基四氢喹啉类化合物,其中,使用甲基化试剂与四氢喹啉类化合物进行反应是最常见的方法之一。
但是,如果以喹啉为起始原料,通过还原、N-甲基化一步合成N-甲基四氢喹啉类化合物,则提供了一种直接而有前景的N-甲基四氢喹啉类化合物制备方法。然而,迄今为止,只有少数的催化体系报道实现喹啉类化合物的N-甲基化合成N-甲基四氢喹啉类化合物。2019年,中国科学院石峰研究员报道在Pd/C催化剂存在下,利用多聚甲醛和氢气一锅还原、N-甲基化喹啉类化合物,合成N-甲基1,2,3,4-四氢喹啉类生物碱化合物。此外,中科院韩布兴院士课题组开发了一种以CO2/H2为甲基化试剂的喹啉N-甲基化的方法,采用均相Ru/三磷配合物为催化剂,在160摄氏度,PCO2/PH2(2/8MPa)压力下,N-甲基1,2,3,4-四氢喹啉类的产率可达99%。
为此,寻求一种在不使用贵金属催化剂、不采用高压反应条件的情况下能实现喹啉类化合物的还原、N-甲基一锅化反应,合成N-甲基1,2,3,4-四氢喹啉类生物碱化合物的方法,势在必行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种常压下二氧化碳参与的N-甲基四氢喹啉类生物碱的制备方法,该方法在不使用贵金属催化剂和高压反应条件的情况下能实现喹啉类化合物的还原、N-甲基一锅化反应,合成N-甲基1,2,3,4-四氢喹啉类生物碱化合物。
本发明提供的一种二氧化碳参与的N-甲基四氢喹啉类生物碱的制备方法,包括如下步骤:将硼氢化钠、式I所示喹啉类化合物、氨基吡咯锌化合物依次加入反应釜,抽真空置换二氧化碳2-4次,加入乙腈作为反应溶剂,升温至90-120摄氏度,搅拌20-30小时反应结束后,加入氯化铵水溶液淬灭反应,用乙酸乙酯进行萃取,有机相经合并、无水硫酸钠干燥、浓缩后通过柱色谱分离即得到所述式Ⅱ所示N-甲基四氢喹啉类生物碱化合物。式I、式Ⅱ中,R可以是氢基、或烷基中的任意一种。
其中投料量按摩尔比,式I所示化合物:硼氢化钠=1:2.5-4。
进一步,所述的烷基可以是甲基、乙基、丁基、戊基、2-(1,3-苯并二氧杂茂基)-乙基等。
与现有技术相比本发明的有益效果:
本发明以喹啉类化合物为起始原料,硼氢化钠为还原剂,氨基吡咯锌化合物为催化剂,常压下实现了喹啉类化合物的还原、N-甲基化反应一步合成N-甲基-1,2,3,4-四氢喹啉类生物碱化合物。
本发明制备方法避免了高温、高压操作,实现了喹啉类化合物的还原、N-甲基化反应一步完成。且不需要贵金属催化剂,条件相对温和、产率高、成本低,产品易分离纯化等优点。
附图说明
图1实施例1制备的N-甲基四氢喹啉的1H NMR图
图2实施例1制备的N-甲基四氢喹啉的13C NMR图
具体实施方式
以下仅仅为详细说明本发明而给出的具体实施例,这些实施例并非用于限制本发明的保护范围。实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
实施例1
在干燥的25mL反应釜中,依次加入喹啉(0.5mmol),NaBH4(1.5mmol),氨基吡咯锌(0.005mmol),利用真空泵抽真空置换二氧化碳3次,加入乙腈(1mL)作为反应溶剂,反应物在100摄氏度下搅拌24小时。反应结束后,加入氯化铵水溶液淬灭反应,用乙酸乙酯(15mL)进行萃取3次。合并有机相,无水硫酸钠干燥,粗产物经过柱色谱分离纯化,即得到目标化合物(1-甲基-1,2,3,4-四氢喹啉)。产率:98%。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.07(d,J=4.1Hz,1H),6.94(s,1H),6.59(s,2H),3.20(s,2H),2.87(s,3H),2.75(s,2H),1.97(s,2H);13C NMR(151MHz,Chloroform-d)δ146.70,128.78,127.01,122.81,116.16,110.92,51.24,39.10,27.76,22.43.HRMS(ESI,m/z)calcd for C10H14N+:148.1121,found:148.1119.
实施例2
在干燥的25mL反应釜中,依次加入2-甲基喹啉(0.5mmol),NaBH4(1.5mmol),氨基吡咯锌(0.006mmol),利用真空泵抽真空置换二氧化碳3次,加入乙腈(1mL)作为反应溶剂,反应物在110摄氏度下搅拌24小时。反应结束后,加入氯化铵水溶液淬灭反应,用乙酸乙酯(15mL)进行萃取3次。合并有机相,无水硫酸钠干燥,粗产物经过柱色谱分离纯化,即得到目标化合物(1,2-二甲基-1,2,3,4-四氢喹啉)。产率:97%。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.09(m,1H),6.98(d,1H),6.61-6.55(m,2H),3.47-3.42(m,1H),2.90(s,3H),2.86-2.77(m,1H),2.72(m,1H),2.01(m,1H),1.77(m,1H),1.12(d,3H);13C NMR(151MHz,Chloroform-d)δ145.42,128.50,127.13,122.11,115.4,110.64,53.79,37.97,28.12,23.72,17.46;HRMS(ESI,m/z)calcd for C11H16N+:162.1277,found:162.1276.
实施例3
在干燥的25mL反应釜中,依次加入2-戊基喹啉(0.5mmol),NaBH4(2.0mmol),氨基吡咯锌(0.01mmol),利用真空泵抽真空置换二氧化碳3次,加入乙腈(1mL)作为反应溶剂,反应物在110摄氏度下搅拌24小时。反应结束后,加入氯化铵水溶液淬灭反应,用乙酸乙酯(15mL)进行萃取3次。合并有机相,无水硫酸钠干燥,粗产物经过柱色谱分离纯化,即得到目标化合物1-甲基-2-戊基-1,2,3,4-四氢喹啉(Angustureine)。产率:94%。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.10(t,1H),7.06(d,1H),6.60(t,1H),6.51(d,1H),3.22(m,1H),2.92(s,3H),2.81(m,1H),2.65(m,1H),1.93(m,2H),1.57(m,21H),1.30(m,8H),0.86(t,3H);13C NMR(151MHz,Chloroform-d)δ145.61,128.92,127.32,122.14,115.70,110.52,59.24,38.42,32.23,31.46,25.81,24.62,23.93,22.91,14.54.HRMS(ESI,m/z)calcd for C15H24N+:218.1903,found:218.1900.
实施例4
在干燥的25mL反应釜中,依次加入2-(2-乙基-1,3-苯并二氧杂茂)基喹啉(0.5mmol),NaBH4(2.2mmol),氨基吡咯锌(0.01mmol),利用真空泵抽真空置换二氧化碳3次,加入乙腈(1mL)作为反应溶剂,反应物在110摄氏度下搅拌30小时。反应结束后,加入氯化铵水溶液淬灭反应,用乙酸乙酯(15mL)进行萃取3次。合并有机相,无水硫酸钠干燥,粗产物经过柱色谱分离纯化,即得到目标化合物2-(2-乙基-1,3-苯并二氧杂茂基)-1,2,3,4-四氢喹啉(Galipinine)。产率:91%。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.10(t,1H),6.97(d,1H),6.73(d,1H),6.70(s,1H),6.62(m,2H),6.54(d,1H),5.92(s,2H),3.25(m,1H),2.91(s,3H),2.82(m,1H),2.65(m,2H),2.50(m,1H),1.91(m,3H),1.68(m,1H);13C NMR(151MHz,Chloroform-d)δ147.61,145.59,145.29,135.82,128.67,127.10,121.71,120.93,115.42,110.59,108.57,108.16,100.76,58.21,38.05,33.13,32.04,24.35,23.54.HRMS(ESI,m/z)calcdfor C19H22NO2 +:296.1645,found:296.1643.

Claims (3)

1.一种二氧化碳参与的N-甲基四氢喹啉类生物碱的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将硼氢化钠、式I所示喹啉类化合物、氨基吡咯锌化合物依次加入反应釜,抽真空置换二氧化碳2-4次,加入乙腈作为反应溶剂,升温至90-120摄氏度,搅拌20-30小时反应结束后,加入氯化铵水溶液淬灭反应,用乙酸乙酯进行萃取,有机相经合并、无水硫酸钠干燥、浓缩后通过柱色谱分离即得到式Ⅱ所示四氢喹啉类生物碱化合物;
所述式I、式Ⅱ的结构式如下:
式I、式Ⅱ中的R是氢基,烷基中的任意一种,或2-(1,3-苯并二氧杂茂基)-乙基;
所述氨基吡咯锌化合物的分子式为:[C4H2N(2,5-CH2NMe2)2]ZnC2H5
2.如权利要求1所述的一种二氧化碳参与的N-甲基四氢喹啉类生物碱的制备方法,其特征在于,所述的烷基是甲基、乙基、丁基或戊基。
3.如权利要求1所述的一种二氧化碳参与的N-甲基四氢喹啉类生物碱的制备方法,其特征在于,反应步骤中投料量按摩尔比,式I所示化合物:硼氢化钠=1:2.5-4。
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