郭巧霞,饒莎莎，任申勇，徐 佳

(中國石油大學(xué)(北京) 理學(xué)院，北京 102249)

喹啉衍生物是一類重要的含氮雜環(huán)化合物，其主要骨架喹啉廣泛存在于骨油和煤焦油中. 喹啉及其衍生物在醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料以及化學(xué)助劑等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用[1-4]. 隨著這類化合物在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，該類化合物的合成已成為國內(nèi)外的研究熱點. 喹啉可以從煤焦油中提取，但是，喹啉類衍生物卻要用化學(xué)合成的方法制備. 近年來，人們對于新型喹啉衍生物的合成、新合成路線和新型催化劑體系的研究越來越活躍. 其制備方法包括傳統(tǒng)合成方法和現(xiàn)代合成方法兩種. 傳統(tǒng)的合成方法主要有Skraup合成法[5]、Doebner-Von Miller合成法[6]、Friedl?nder合成法[7]]、Camps合成法[8]以及周環(huán)反應(yīng)合成法[9]；現(xiàn)代合成方法有微波輻射促進(jìn)合成法[10]、有機金屬催化合成法[11]、高氯酸負(fù)載二氧化硅催化合成法[12]等. 在這些合成方法中，Doebner-Von Miller合成法由于原料易得、操作簡單、反應(yīng)條件溫和而受到人們的廣泛關(guān)注. 但是很多反應(yīng)存在制備條件苛刻、原料和催化劑價格昂貴、對設(shè)備要求高、對環(huán)境造成污染等問題，不適于工業(yè)化生產(chǎn). 近幾年科學(xué)家們一直致力于研究Doebner-Von Miller合成法的催化劑. WANG等[13]用單質(zhì)碘取代原來的濃鹽酸或者濃硫酸作催化劑制得了喹啉衍生物. 本課題組分別以對甲苯磺酸[14]和AlCl3[15]為促進(jìn)劑，研究了喹啉衍生物的合成反應(yīng)，對反應(yīng)促進(jìn)劑、反應(yīng)條件、原料配比以及氧化劑H2O2的促進(jìn)作用等進(jìn)行了考察. 當(dāng)用對甲基苯磺酸(TsOH)為促進(jìn)劑時，3-乙基-2-丙基喹啉收率可達(dá)到59%，同時生成40%的N-丁基苯胺. 當(dāng)以AlCl3為促進(jìn)劑，H2O2為氧化劑時，喹啉收率由64%提高到84%，生成喹啉衍生物的選擇性達(dá)100%. 雖然用TsOH或AlCl3作促進(jìn)劑時，試劑的價格便宜，喹啉的收率也高，但是前者是計量反應(yīng)，所用促進(jìn)劑的用量較大，兼之兩種促進(jìn)劑均不能重復(fù)使用，造成原料成本高. 此外，反應(yīng)后處理需要用堿淬滅反應(yīng)，產(chǎn)生了很多環(huán)境問題. 因此尋找新的催化體系，降低催化劑的用量和價格，依然是我們的研究重點. 本文作者以ZrCl4為催化劑，考察了空氣、催化劑用量、原料比例、不同的反應(yīng)底物(醛及芳胺上取代基)對反應(yīng)的影響(圖1)，探索了一條工藝條件穩(wěn)定、操作簡便、價格便宜的合成方法，并對所合成的一系列喹啉衍生物進(jìn)行了高分辨質(zhì)譜和核磁共振光譜表征.

圖1 不同芳胺和醛的反應(yīng)Fig.1 The reaction of different aldehydes and arylamine

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

芳胺、正丁醛、二氯甲烷、正十二烷、無水四氯化鋯等原料均為市售分析純試劑，沒有進(jìn)一步純化處理；反應(yīng)監(jiān)測采用GC-14B型氣相色譜儀(日本島津公司)，產(chǎn)物鑒定采用JNM-LA300型核磁共振儀(日本電子株式會社).

1.2 實驗方法

取干燥潔凈的50 mL Schlenk管，按照一定的比例向Schlenk管內(nèi)依次加入0.111 5 g(0.5 mmol)的ZrCl4、50 mL二氯甲烷，溶液呈白色渾濁，再加入0.45 mL(5 mmol)苯胺，溶液變成黃色渾濁，然后加入1.8 mL(20 mmol)正丁醛，溶液變成黃綠色，加熱并保持反應(yīng)在40 ℃下進(jìn)行，用氣相色譜儀和TLC檢測反應(yīng)的進(jìn)程. 反應(yīng)結(jié)束后，用3 mol/L氨水淬滅反應(yīng)，再用3×20 mL的乙醚萃取有機相，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮后得到黃色黏稠液體，用硅膠柱分離提純產(chǎn)品，洗脫劑為體積比為10∶1的石油醚/乙醚混合液. 得到0.53 g 3-乙基-2-丙基喹啉(3a)的黃色黏稠液，分離收率為53%，同時得到0.12 g副產(chǎn)物N-丁基苯胺(4a)，分離收率為16%.3a核磁共振表征數(shù)據(jù)為：1H NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 1.07(t,J= 7.2 Hz, 3H), 1.35(t,J= 7.5 Hz, 3H), 1.76～1.89 (m, 2H), 2.84(q,J= 7.5 Hz, 2H), 2.96(t,J= 8.1 Hz, 2H), 7.45(t,J= 7.2 Hz, 1H), 7.62(t,J= 7.2 Hz, 1H), 7.73(d,J= 8.1 Hz, 1H), 7.87(s, 1H), 8.02(d,J= 8.4 Hz, 1H).13C NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 14.30, 14.38, 22.84, 25.12, 37.67, 125.52, 126.85, 127.31, 128.31, 128.35, 133.90, 135.34, 146.32, 161.96. C14H17N+Na分子量計算值：222.125 9，高分辨質(zhì)譜測定值：222.125 4.

6-甲基-3-乙基-2-丙基喹啉(3b)：以對甲苯胺和正丁醛為原料，上述相同條件下反應(yīng)8 h，色譜收率為65%，分離收率為60%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR (CDCl3, Me4Si)δ： 1.07(t,J= 7.4 Hz, 3H), 1.33(t,J= 7.6 Hz, 3H), 1.78～1.85(m, 2H), 2.50(s, 3H), 2.82(q,J= 7.6 Hz, 2H), 2.94(t,J= 7.9 Hz, 2H) , 7.44(d,J= 8.3 Hz, 1H) , 7.48(s, 1H) , 7.76(s, 1H), 7.90(d,J= 8.2 Hz, 1H).13C NMR (CDCl3, Me4Si)δ： 14.5, 14.6, 21.6, 23.0, 25.3, 37.8, 125.9, 127.3, 128.2, 130.6, 133.4, 135.3, 135.4, 145.1, 161.1. C15H19N+Na分子量計算值：236.141 5，高分辨質(zhì)譜測定值：236.140 8.

4-甲基-N-丁基苯胺(4b)：色譜收率為28%，分離收率為21%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 0.95(t,J= 7.2 Hz, 3H), 1.39～1.45(m, 2H), 1.56～1.61(m, 2H), 2.23(s, 3H), 3.08(t,J= 7.2 Hz, 2H), 3.48(s, 1H), 6.53(d,J= 8.4 Hz, 2H), 6.97(d,J= 7.8 Hz, 2H).13C NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 14.02, 20.42, 20.46, 31.87, 44.18, 113.02, 126.37, 129.80, 146.44.

6-甲氧基-3-乙基-2丙基喹啉(3c)：以對甲氧基苯胺和正丁醛為原料，上述相同條件下反應(yīng)6 h，色譜收率為65%，分離收率為59%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 1.06(t,J= 7.2 Hz, 3H), 1.33(t,J= 7.4 Hz, 3H), 1.79～1.84(m, 2H), 2.81(q, 4J= 7.5 Hz, 2H), 2.91(t,J= 8.0 Hz, 2H), 3.91(s, 3H), 7.01(s, 1H), 7.25～7.28(m, 1H), 7.76(s, 1H), 7.90(d,J= 9.2 Hz, 1H).13C NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 14.4, 14.6, 23.0, 25.2, 37.7, 55.6, 104.7, 120.8, 128.2, 130.0, 133.0, 135.7, 142.6, 157.2, 159.5. C15H19NO+Na分子量計算值：252.136 4，高分辨質(zhì)譜測定值：252.135.

4-甲氧基-N-丁基苯胺(4c)：色譜收率為15%，分離收率為8%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 0.95(t,J= 7.2 Hz, 3H), 1.39～1.45(m, 2H), 1.56～1.60(m, 2H), 3.06(t,J= 6.9 Hz, 2H), 3.73(s, 3H), 3.81(s, 1H), 6.57(d,J= 8.4 Hz, 2H), 6.77(d,J= 9.0 Hz, 2H).13C NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 14.00, 20.40, 31.90, 44.80, 55.93, 114.11, 115.02, 142.99, 152.07.

6-氯-3-乙基-2-丙基喹啉(3d)：以對氯苯胺和正丁醛為原料，上述相同條件下反應(yīng)6 h，色譜收率為56%，分離收率為46%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 1.06(t,J= 7.4 Hz, 3H), 1.33(t,J= 7.6 Hz, 3H), 1.80～1.86(m, 2H), 2.82(q,J= 7.5 Hz, 2H), 2.94(t,J= 7.8 Hz, 2H), 7.54(d,J= 8.8 Hz, 1H), 7.70(s, 1H), 7.76(s, 1H), 7.93(d,J= 8.8 Hz, 1H).13C NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 14.3, 14.4, 22.8, 25.2, 37.8, 125.7 128.0, 129.2, 130.2, 131.2, 132.9, 136.5, 144.8, 162.4. C14H16NCl分子量計算值：234.105 0，高分辨質(zhì)譜測定值：234.104 4.

4-氯-N-丁基苯胺(4d)：色譜收率為24%，分離收率為20%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 0.95(t,J= 7.2 Hz, 3H), 1.39～1.45(m, 2H), 1.56～1.61(m, 2H), 3.07(t,J= 7.2 Hz, 2H), 3.63(s,1H), 6.51(d,J= 8.4 Hz,2H), 7.1(d,J= 9.0 Hz, 2H).13C NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 13.94, 20.33, 31.61, 43.89, 113.79, 121.67, 129.08, 147.14. 6-溴-3-乙基-2-丙基喹啉(3e)：以對溴苯胺和正丁醛為原料，上述相同條件下反應(yīng)6 h，色譜收率為58%，分離收率為55%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 1.06(t,J= 7.4 Hz, 3H), 1.33(t,J= 7.4 Hz, 3H), 1.80～1.86(m, 2H), 2.82(q,J= 7.5 Hz, 2H), 2.92(t,J= 7.8 Hz, 2H), 7.64～7.67(m, 1H), 7.74(s, 1H), 7.85-7.87(m, 2H).13C NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 14.3, 14.4, 22.7, 25.2, 37.8, 119.3, 128.6, 129.0, 130.4, 131.7, 132.8, 136.5, 145.0, 162.6. C14H16NBr分子量計算值：278.054 4，高分辨質(zhì)譜測定值：278.053 9.

4-溴-N-丁基苯胺(4e)：色譜收率為19%，分離收率為11%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 0.95(t,J= 7.2 Hz, 3H), 1.39～1.45(m, 2H), 1.56～1.61(m, 2H), 3.06(t,J= 7.2 Hz, 2H), 3.61(s, 1H), 6.46(d,J= 9.0 Hz, 2H), 7.23(d,J= 8.4 Hz, 2H).13C NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 13.95, 20.34, 31.59, 43.76, 108.60, 114.28, 131.95, 147.58. 6-硝基-3-乙基-2-丙基喹啉(3f)：以對硝基苯胺和正丁醛為原料，上述相同條件下反應(yīng)8 h，色譜收率為15%，分離收率為11%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR (CDCl3, Me4Si)δ： 1.09(t,J= 7.4 Hz, 3H), 1.38(t,J= 7.5 Hz, 3H), 1.82～1.94(m, 2H), 2.89(q,J= 7.6 Hz, 2H), 3.00(t,J= 7.9 Hz, 2H), 8.02(s, 1H), 8.11(d,J= 9.3 Hz, 1H), 8.37(d,J= 12.4 Hz, 1H), 8.71(s, 1H).13C NMR (CDCl3, Me4Si)δ： 14.1, 14.4, 22.4, 25.2, 38.0, 121.9, 123.9, 126.1, 130.3, 135.1, 137.8, 145.0, 148.6, 166.4. C14H16N2O2+Na分子量計算值：267.110 9，高分辨質(zhì)譜測定值：267.110 4.

8-甲基-3-乙基-2-丙基喹啉(3g)：以鄰甲苯胺和正丁醛為原料，上述相同條件下反應(yīng)7 h，色譜收率為67%，分離收率為55%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR (CDCl3, Me4Si)δ： 1.12(t,J= 7.2 Hz, 3H), 1.35(t,J= 7.2 Hz, 3H), 1.95～2.01(m, 2H), 2.84(q,J= 7.8 Hz, 2H), 2.84(s, 3H), 2.99(t,J= 7.8 Hz, 2H), 7.35(t,J= 7.8Hz, 1H), 7.46(d,J= 6.6 Hz, 1H), 7.57(d,J= 8.4 Hz, 1H), 7.81(s, 1H).13C NMR (CDCl3, Me4Si)δ： 14.28, 14.35, 17.80, 21.80, 25.13, 37.42, 124.82, 125.18, 127.12, 128.21, 133.62, 135.02, 136.64, 145.42, 160.17. C15H19N+Na分子量計算值：236.141 5，高分辨質(zhì)譜測定值：236.141 1.

7-甲基-3-乙基-2-丙基喹啉(3h)：以間甲苯胺和正丁醛為原料，上述相同條件下反應(yīng)3 h，色譜收率為66%，分離收率為55%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 1.05(t,J= 7.2 Hz, 3H), 1.31(t,J= 7.2 Hz, 3H), 1.79～1.85 (m, 2H), 2.52(s, 3H), 2.80(q,J= 7.2 Hz, 2H), 2.93(t,J= 7.8 Hz, 2H), 7.25(d,J= 8.4 Hz, 1H), 7.59(d,J= 8.4 Hz, 1H), 7.78(s, 1H), 7.79(s, 1H).13C NMR (CDCl3, Me4Si)δ： 14.42, 14.55, 21.85, 22.93, 25.21, 37.85, 125.42, 126.62, 127.67, 127.79, 133.66, 134.52, 138.42, 146.76, 161.94. C15H19N+Na分子量計算值：236.141 5，高分辨質(zhì)譜測定值：236.140 8.

3-甲基-N-丁基苯胺(4h)：色譜收率為37%，分離收率為22%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 0.95(t,J= 7.2 Hz, 3H), 1.39～1.45(m, 2H), 1.56～1.61(m, 2H), 2.26(s, 3H), 3.09(t,J= 7.2 Hz, 2H), 3.49(s, 1H), 6.40(d,J= 8.4 Hz, 1H), 6.41(s, 1H), 6.50(d,J= 7.2 Hz, 1H), 7.04(t,J= 7.8 Hz, 1H).13C NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 14.07, 20.48, 21.78, 31.92, 43.89, 110.06, 113.66, 118.21, 129.25, 139.11, 148.78.

3-己基-2-庚基喹啉(3j)：以苯胺和正辛醛為原料，上述相同條件下反應(yīng)3 h，色譜收率為60%，分離收率為26%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 0.89～0.91(m, 6H) , 1.30～1.50(m, 14H), 1.65～1.70(m, 2H), 1.76～1.82(m, 2H), 2.77(t,J= 7.9 Hz, 2H), 2.97(t,J= 8.3 Hz, 2H), 7.42(t,J= 7.2 Hz, 1H), 7.59(t,J= 8.1 Hz, 1H), 7.69(d,J= 8.3 Hz, 1H), 7.82(s, 1H), 8.02(d,J= 8.3 Hz, 1H).13C NMR(CDCl3, Me4Si)δ： 14.2, 22.7, 22.8, 29.3, 29.4, 29.9, 30.0, 30.6, 31.8, 31.9, 32.5, 36.0, 125.6, 126.9, 127.3, 128.3, 128.6, 134.2, 134.9, 146.6, 162.4. C22H33N+Na分子量計算值：334.251 1，高分辨質(zhì)譜測定值：334.250 3.

N-苯亞甲基苯胺(5)：以苯胺和苯甲醛為原料，上述相同條件下反應(yīng)24 h，色譜收率為94%，以水為溶劑重結(jié)晶，分離收率約為60%，核磁表征數(shù)據(jù)為：1H NMR (CDCl3, Me4Si)δ: 7.18～7.20(m, 3H), 7.34～7.35(m, 2H), 7.41～7.42(m, 3H), 7.86～7.87(m, 2H), 8.39(s, 1H).13C NMR (CDCl3, Me4Si)δ: 121.1, 126.1, 128.9, 129.0, 129.3, 131.5, 136.4, 152.3, 160.5.

2 結(jié)果與討論

2.1 空氣對反應(yīng)收率的影響

空氣對反應(yīng)收率的影響結(jié)果如表1所示. 可以看出，不管Schlenk管是否經(jīng)過無水無氧處理，3-乙基-2-丙基喹啉和N-丁基苯胺的收率變化不大，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因可能是在形成喹啉的過程中先生成四氫喹啉和二氫喹啉的中間體，空氣中的氧氣有助于這些中間體脫氫生成目標(biāo)產(chǎn)物喹啉，由于本反應(yīng)的條件比較溫和，不足以使脫下的H與氧氣反應(yīng)生成水，因此氧氣對反應(yīng)的促進(jìn)作用在本實驗中沒有表現(xiàn)出來. 但是，從反應(yīng)結(jié)果看，氧氣對反應(yīng)沒有抑制作用，所以為了操作方便和節(jié)約成本，后續(xù)實驗都在大氣環(huán)境條件下進(jìn)行，即Schlenk管不再經(jīng)過無水無氧處理，而是直接加料進(jìn)行反應(yīng).

表1 空氣對反應(yīng)的影響Table 1 Effect of air on the reaction

注：a收率為色譜收率

2.2 溶劑對反應(yīng)的影響

溶劑對反應(yīng)的影響如表2所示. 實驗發(fā)現(xiàn)，ZrCl4不溶于正己烷，并且它在正己烷中的分散度也很差，黏附在Schlenk管器壁底部，所以即使催化劑的量增加到1.5 eq，反應(yīng)仍然很難在正己烷中進(jìn)行. 而反應(yīng)在其他幾種溶劑中都能順利的進(jìn)行，雖然ZrCl4在這幾種溶劑中的溶解度也不是很好，但是ZrCl4在其中的分散度卻很好，能均勻分散成小顆粒而形成懸浮液，在反應(yīng)的過程中能與反應(yīng)物充分接觸. 分別以二氯甲烷和三氯甲烷為溶劑時，3-乙基-2-丙基喹啉的收率相當(dāng)，但是以二氯甲烷為溶劑生成的仲胺要比用三氯甲烷作溶劑時產(chǎn)生的仲胺多，且二氯甲烷價格更便宜，沸點低，后處理更容易. 故本實驗確定二氯甲烷為最佳溶劑.

注：a收率為色譜收率，b以正己烷為溶劑時，即使催化劑用量增加到1.5 eq，目標(biāo)產(chǎn)物仍然很少(微量).

2.3 催化劑用量對反應(yīng)的影響

由表3可以看到，無論ZrCl4的量為0.1 eq還是1.0 eq時，反應(yīng)都能順利的進(jìn)行，而且產(chǎn)物3-乙基-2-丙基喹啉和N-丁基苯胺的收率基本一樣，可以判斷該反應(yīng)為催化反應(yīng). 因此，在后續(xù)的實驗中，ZrCl4的量都采用為0.1 eq進(jìn)行實驗.

表3 ZrCl4用量對反應(yīng)的影響Table 3 Effect of ZrCl4 dosage on reaction

注：a收率為色譜收率

2.4 原料摩爾比對反應(yīng)的影響

由表4可以看到，當(dāng)胺與醛的摩爾比為1∶1時，只有45%的3-乙基-2-丙基喹啉生成，而沒有N-丁基苯胺生成. 可能是正丁醛的用量太少，其用量只夠生成亞胺. 當(dāng)原料苯胺和正丁醛的比例為1∶2和1∶3時，生成的3-乙基-2-丙基喹啉和N-丁基苯胺幾乎不變. 當(dāng)原料比例上升到1∶4時，3-乙基-2-丙基喹啉和N-丁基苯胺的收率均達(dá)到最大. 故后續(xù)實驗苯胺與正丁醛的摩爾比為1∶4.

表4 原料摩爾比對反應(yīng)的影響Table 4 Effect of molar ratio of starting material on the reaction

注：a收率為色譜收率

2.5 不同底物對反應(yīng)的影響

實驗還考察了含不同取代基的苯胺和不同種類的醛對反應(yīng)的影響，其結(jié)果如表5所示. 由表5可以看出，反應(yīng)底物芳胺上不管是含有供電子取代基，還是吸電子取代基，取代基不管是在氨基的對位、間位還是鄰位，反應(yīng)都能順利地進(jìn)行，生成喹啉衍生物和仲胺，說明本方法的適用范圍比較廣. 芳胺上的取代基效應(yīng)比較明顯，當(dāng)芳胺上含有供電子取代基時產(chǎn)物的收率較高，當(dāng)芳胺上含有吸電子取代基時收率會降低，說明供電子基有利于芳胺與醛的親核加成消除反應(yīng)，有利于中間體亞胺的生成. 而當(dāng)用正辛醛為反應(yīng)底物時，喹啉色譜收率可達(dá)60%，仲胺色譜收率為35%，但是它們的分離收率都很低，原因主要是正辛醛與產(chǎn)物很難通過硅膠柱實現(xiàn)分離，需要多次過柱子才能得到少量純凈的目標(biāo)產(chǎn)物(表5中例9). 當(dāng)苯胺與苯甲醛反應(yīng)時，只有N-苯亞甲基苯胺5生成，色譜收率94%，用水重結(jié)晶，分離收率約60%(表5中例10). 而苯胺與苯乙醛反應(yīng)生成46%的喹啉衍生物(表5中例11).

所探索的合成喹啉的方法與有關(guān)文獻(xiàn)報道的[6,16]合成相同喹啉衍生物的方法相比，所用的催化劑價格便宜、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時間短、原料易得、收率較高且對環(huán)境的污染較少. 相對于本課題組以前的工作[14]來說，本實驗所用的溶劑在以前的基礎(chǔ)上有所優(yōu)化，避免了使用毒性較大的乙腈溶劑. 本方法無需在氮氣的保護(hù)下進(jìn)行，使操作更加方便；反應(yīng)為催化反應(yīng)，催化劑用量少，目標(biāo)產(chǎn)物2, 3-二取代喹啉衍生物的收率較高.

表5 不同苯胺和醛對反應(yīng)的影響Table 5 Effect of different aldehydes and anilines on reaction

注：a收率為色譜收率，括號內(nèi)為分離收率；b目標(biāo)產(chǎn)物和正辛醛很難分離，經(jīng)過蒸餾和四次過柱子才得到少量的純凈目標(biāo)產(chǎn)物.

c反應(yīng)底物為苯胺與苯甲醛，只有N-苯亞甲基苯胺5生成，無喹啉衍生物和仲胺生成.

雖然Doebner-Von Miller反應(yīng)的機理現(xiàn)在還不十分清楚，但是人們可以肯定的是它與Skraup反應(yīng)的機理是不同的. 通過調(diào)研相關(guān)的資料，推測生成喹啉的機理與本課題組研究的以對甲苯磺酸和三氯化鋁為促進(jìn)劑合成喹啉衍生物的機理類似[14,15]，即苯胺與正丁醛首先發(fā)生親核加成消除反應(yīng)生成亞胺，ZrCl4的存在促進(jìn)了含α氫的醛烯醇化，該烯醇式中間體再與亞胺發(fā)生Michael加成反應(yīng)，環(huán)化縮合得到四氫喹啉衍生物，脫水脫氫后芳構(gòu)化生成喹啉衍生物，亞胺接受氫被還原成仲胺，由于苯甲醛不含α氫原子，不能重排成烯醇式，故只生成亞胺.

3 結(jié)論

作者發(fā)展了一種新的ZrCl4催化反應(yīng)體系，該體系是以苯胺衍生物和脂肪醛或含α氫的芳香醛為原料，以ZrCl4為催化劑進(jìn)行反應(yīng)，考察了空氣、溶劑、催化劑用量以及原料比例對形成喹啉衍生物反應(yīng)的影響. 結(jié)果顯示，反應(yīng)可在大氣環(huán)境下進(jìn)行，反應(yīng)體系的最佳溶劑是二氯甲烷，最佳催化劑用量是0.1 eq，最佳原料比例為n(芳胺)∶n(正丁醛) = 1∶4. 在最佳反應(yīng)條件下，3-乙基-2-丙基喹啉的收率可達(dá)65%，同時生成27%的仲胺. 另外，當(dāng)芳胺上含有供電子取代基時有利于反應(yīng)的進(jìn)行，喹啉及仲胺的收率較高；而當(dāng)芳胺上含有吸電子取代基時不利于反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)物的收率降低. 正辛醛作為反應(yīng)底物時，產(chǎn)物與原料較難分離，分離收率較低. 總之，該工藝具有反應(yīng)速度快、條件溫和、操作簡單、價格低廉以及收率高等優(yōu)點.

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐 峰, 楊定喬, 李文輝, 等. 喹啉類藥物研究進(jìn)展[J]. 廣東藥學(xué), 2004, 14(6): 6-9.

[2] 江上浩. 新型植物細(xì)菌病防治劑-Starna[J]. 農(nóng)藥譯叢, 1993, 15(5): 55-61.

[3] 史學(xué)松, 徐曉友, 胡家振，等. 四氫喹啉型雜環(huán)分散染料的研究[J]. 染料工業(yè), 1992, 29(1): 1-4.

[4] 阮傳民, 徐其亨. 四個8-氨基喹啉新衍生物的合成及其分析應(yīng)用[J]. 云南化工, 1991, 1(2): 61-63.

[5] CLARKE H T. DAVIS A W. Quinoline [J]. Org Synth, 1922, 2: 79-82.

[6] MATSUGI M, TABUSA F, MINAMIKAWA J. Doebner-Miller synthesis in a two-phase system: practical preparation of quinolines [J]. Tetrah Lett, 2000, 41: 8523-8525.

[7] CHENG C C, YAN S J. The Friedl?nder synthesis of quinolines [J]. Org React, 1982, 28: 37-201.

[8] 朱淬礪．藥物合成化學(xué)[M]．北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，1999．

[9] HIBINO S, SUGINO E. A facile and alternative synthesis of quinoline nucleus using thermal cyclization of 2-azahexatriene system generated from 2-alkenyl-N-acylaniline with phosphorus oxychloride [J]. Heterocycles, 1987, 26(7): 1883-1889.

[10] ZHU Hui, YANG Ri Fang, YUN Liu Hong, et al. Facile and efficient synthesis of quinolone-4-carboxylic acids under microwave irradiation [J]. Chin Chem Lett, 2010, 21: 35-38.

[11] JACOB J, CAVALIER C M, JONES W D, et al. Cobalt-catalyzed selective conversion of diallylanilines and arylimines to quinolines [J]. J Mol Catal A: Chem, 2002, (182/183)： 565-570.

[12] NARASIMHULU M, REDDY T S, MAHESH K C, et al. Silica supported perchloric acid: a mild and highly efficient heterogeneous catalyst for the synthesis of poly-substituted quinolinesviaFriedl?nder hetero-annulation [J]. J Mol Catal A: Chem, 2007, 266: 114-117.

[13] WANG Xiang Shan, ZHOU Jie, YANG Ke, et al. Efficient method for the synthesis of 2-(3-arylbenzo[f]quinolin-2-yl)ethanol derivatives through an unusual ring-opening of THF-involved reaction [J]. Tetrah Lett, 2011, 52: 612-614.

[14] 郭巧霞，陳利維，滕衛(wèi)靈. 3-乙基-2-丙基喹啉衍生物的合成工藝研究[J]. 化學(xué)研究, 2011, 22(5)： 31-37.

[15] GUO Qiao Xia, WANG Wen Nian, TENG Wei Ling, et al. Oxidant effect of H2O2for the syntheses of quinoline derivativesviaone-pot reaction of aniline and aldehyde [J]. Synth Commun, 2012, 42： 2574-2584.

[16] CHO C S, KIM T K, KIM B T, et al. Ruthenium-catalyzed reductive cyclization of nitroarenes with trialkylamines leading to quinolines [J]. J Organomet Chem, 2002, 650: 65-68.