二氯二茂锆合成喹啉类化合物的应用

介绍

二氯二茂锆（Bis(cyclopentadienyl)zirconium dichloride），其分子式为C10H10Cl2Zr，中文别名： 双环戊二烯基二氯化锆。用于烯烃聚合催化剂，是Kaminsky型催化剂体系的主催化剂；用作制备二茂锆化物的原料；用于合成许多早期过渡金属络合物和有机金属化合物。

图一 二氯二茂锆

应用背景

喹啉类化合物是一类广泛存在的生物碱类化合物，常用在医药、农药、染料等中， 因其具有广泛的生物学和药理作用而受到人们的重视。喹啉药效基团有重要的功能，它被报道具有药理活性的多样性，如：抗癌、抗疟疾、抗结核、抗菌、抗炎、抗氧化剂、抗高血压、抗 艾滋病、治疗红斑狼疮及神经退行性疾病等，在药物及有机合成中具有重要意义。 [0003]目前，合成喹啉类化合物的方法多种多样，用于催化的金属催化剂有Rh、Ru、Pt、 Pd、Ir、Mo、Co、Bi、Ga、Sc、Hf、Fe、Ni、Au、Ag、Cu等，非金属催化剂有甲酸、高氯酸、硫酸、氢氧 化钾等。然而，现有方法或多或少都有需要进一步完善的地方，如强酸强碱、高温高压、催化剂毒性大、合成步骤繁琐等，反应条件苛刻，成本较高，反应时间较长，因此，开发更多稳定、 廉价、高效、条件温和的催化方法，对喹啉类化合物的制备具有重要意义。高子伟[1]解决上述技术问题所采用的技术方案是：将式I所示3-丁炔-2-酮类化合物和式II 所示邻氨基苯硫醇类化合物加入N,N-二甲基甲酰胺中，并加入二氯二茂锆和配体，在室温 ～40℃下搅拌反应4～6小时后，再加入氧化剂，继续反应1～3小时，分离纯化产物，得到式 III所式喹啉类化合物；

图二 二氯二茂锆催化制备喹啉类化合物

式中R1和R2各自独立的代表芳基或取代芳基，具体如：苯基、C1～C4烷基取代苯基、 C1～C4烷氧基取代苯基、卤代苯基、三氟甲基取代苯基、硝基取代苯基等；R3、R4、R5、R 6各自独 立的代表H、氟、氯、溴、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基中任意一种。

合成喹啉类化合物应用实例

向反应瓶中加入0.103g(0.5mmol)1,4-二苯基-3-丁炔-2-酮、0.0073g (0.025mmol)二氯二茂锆、0.0082g(0.05mmol)L-苯丙氨酸、64μL(0.6mmol)邻氨基苯硫醇、 1mL DMF，在30℃下搅拌反应5小时，再加入0.1518g(0.6mmol)碘，继续在30℃下搅拌反应2小时，停止反应，加入10mL饱和硫代硫酸钠水溶液，加入10mL乙酸乙酯萃取3次，将有机相旋转蒸发除去乙酸乙酯，用硅胶柱分离(洗脱剂是石油醚与二氯甲烷的体积比为2:1的混合液)，得到2,4-二苯基喹啉，其产率为93％。

向反应瓶中加入0.5mmol 1-(4-氯苯基)-4-苯基-3-丁炔-2-酮、0.025mmol 二氯二茂锆、0.05mmol L-苯丙氨酸、0.6mmol 邻氨基苯硫醇、 1mL DMF，在30℃下搅拌反应5小时，再加入0.6mmol 碘，继续在30℃下搅拌反应2小时，停止反应，加入10mL饱和硫代硫酸钠水溶液，加入10mL乙酸乙酯萃取3次，将有机相旋转蒸发除去乙酸乙酯，用硅胶柱分离(洗脱剂是石油醚与二氯甲烷的体积比为2:1的混合液)，得到2-(4-氯苯基)-4-苯基喹啉，其产率为84％。

该方法以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，以二氯二茂锆为催化剂，以L-苯丙氨酸或酪氨酸为配体，以单质碘、双氧水或过氧叔丁醇为氧化剂，高效催化3-丁炔-2-酮类化合物和邻氨基苯硫醇类化合物直接反应得到喹啉类化合物。该方法所用催化剂用量少、廉价、无 毒、对空气稳定，反应条件温和，操作简单，反应结束后将产物柱层析分离即可得到具有广泛的生物活性和药用价值的喹啉类化合物，为喹啉类化合物的制备开辟了新的低成本操作 简单的高效途径，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]高子伟,杨明明,苏洁等. 二氯二茂锆催化制备喹啉类化合物的方法[P]. 陕西省：CN110156673A,2019-08-23.