李小清 方衛(wèi)國
(杭州澳賽諾化工有限公司,浙江 杭州 310030)
喹啉-2-甲酸(Ⅰ)作為有機合成中間體,其合成方法采用傳統(tǒng)的縮合反應(yīng)[1-2],分兩步反應(yīng),第一步反應(yīng)是還原反應(yīng),將鄰硝基芳醛還原成鄰氨基芳醛;第二步反應(yīng)在堿性條件下和有α-H的醛或酮發(fā)生縮合反應(yīng)。由于鄰氨基芳醛自身的不穩(wěn)定性,所以傳統(tǒng)的縮合反應(yīng)在使用過程中受到一定的限制,近幾年對縮合反應(yīng)的改進出現(xiàn)了很多的報道[3]。本文研究對傳統(tǒng)方法的改進,采用一步法[4],鄰硝基苯甲醛還原成鄰氨基苯甲醛后,不經(jīng)分離直接進行縮合反應(yīng),反應(yīng)式如下:
1.1 試劑及儀器
鄰硝基苯甲醛,鐵粉,濃鹽酸,95%乙醇,丙酮酸乙酯,均為國產(chǎn)工業(yè)品。
DRX-500核磁共振儀,ZF-1三用紫外分析儀。
1.2 喹啉-2-甲酸(Ⅰ)
三口燒瓶帶機械攪拌,依次加入95%乙醇(100mL)、鄰硝基苯甲醛(15g,0.1mol)、鐵粉(28g,0.5mol)和0.001mol/L鹽酸(20mL),升溫至55℃反應(yīng)60min,TLC[展開劑:石油醚-乙酸乙酯(4:1)]顯示原料點消失后,再加入丙酮酸乙酯(Ⅲ)(13.3g,0.13mol),60min內(nèi)滴加20%氫氧化鈉溶液(20mL),反應(yīng)1h,TLC[展開劑:石油醚-乙酸乙酯(4:1),ZF-1三用紫外分析儀]顯示鄰氨基苯甲醛(Ⅱ)點消失后,冷卻,過濾除去多余的鐵粉,減壓蒸除溶劑,用2N的鹽酸調(diào)pH值,使pH在6~7,大概需要消耗鹽酸40mL,用二氯乙烷(60mL×3)萃取,合并有機相,用5g無水硫酸鈉干燥,過濾,蒸除溶劑,得淡黃色固體粗品19.4g,加入10mL乙酸乙酯,升溫至55℃~60℃,可完全溶解,再滴加40mL石油醚(石油醚:乙酸乙酯=4:1)進行重結(jié)晶,降溫到0℃~5℃,過濾,得白色固體Ⅰ(15.47g,),收率90%。1H NMR(CDCl3,TMS):δppm:7.22~8.05(4H,aromat H),δppm:8.23~8.43(2H)。
2.1 溶劑的量對收率的影響
化合物Ⅱ是鄰氨基芳醛類化合物,自身就可以進行縮聚反應(yīng),當(dāng)溶劑量過少時,則化合物Ⅱ相對濃度較高,有利于聚合,導(dǎo)致收率偏低,當(dāng)溶劑量較多時,會增加原料成本,所以,需要選擇合適的溶劑量,固定反應(yīng)溫度55℃和投料比(鄰硝基苯甲醛和鐵粉當(dāng)量比為1:5),按前述的實驗方法進行反應(yīng),結(jié)果見表1。
表1 溶劑量對收率的影響
由表1可見,當(dāng)溶劑量較少時,收率相對偏低,當(dāng)溶劑量較多時,對收率影響不大。
2.2 反應(yīng)溫度對收率的影響
固定溶劑量100mL和投料比(鄰硝基苯甲醛和鐵粉當(dāng)量比為1:5),按前述的實驗方法進行反應(yīng),結(jié)果見表2。
表2 反應(yīng)溫度對收率的影響
由表2可見,溫度越高,收率越低,主要是因為溫度越高時,增加了化合物Ⅱ的不穩(wěn)定性,導(dǎo)致收率偏低。所以,選擇反應(yīng)溫度為55℃還是比較合適的,當(dāng)溫度更低是,則反應(yīng)變得很慢。
本文主要研究合成喹啉-2-甲酸,是在傳統(tǒng)的方法基礎(chǔ)上,采用了一步法操作,可以顯著的提高收率。該合成工藝操作簡單,對一些不穩(wěn)定或不好分離的鄰氨基芳醛類化合物特別適用。
[3]Lee Jrvin Smith,J W Opie.Synthesis of oaminobenzaldehyde[J].Organic Syntheses,1955,5:56.
[4]An Hu Li,Eilaf Ahmed,Xin Chen,Matthew Cox.A highly effective one-pot synthesis of quinolines from onitroarylcarbaldehydes.Org.Biomol.Chem.,2007,5:61-64.