一种铑催化碳氢键活化反应合成8位芳基取代喹啉氮氧化物

技术领域

本发明属于精细化学品技术领域，具体涉及8位芳基取代喹啉氮氧化物制备方法。

背景技术

氮杂环骨架尤其是喹啉骨架，广泛存在于药物、天然产物、材料和不对称合成中，因此氮杂环的构筑是有机合成的重点。考虑到喹啉类化合物的重要意义，发展高效的位置选择性的官能团化的方法是十分必要的。过渡金属催化的C-H键官能团化是一种合成复杂分子的简单方法，其具有原子经济、步骤经济性、起始原料廉价易得的优点。然而，这里也存在一个挑战，主要是如果存在竞争反应的位点时，如何有效的控制区域选择性。现在解决这一问题有效、通用的策略是使用导向基团。然而，预装和脱除导向基团无疑降低了它的合成效率。因此，理想的方法是导向基团是反应本身的一部分，反应完全后无需脱除。

喹啉氮氧化物的氮氧部分可作为导向基团，通过过渡金属催化C-H键官能团化，很好的控制反应的区域选择性。随后，一系列喹啉氮氧化物C(2)-H键官能团化被报道。然而，有关喹啉氮氧化物C(8)-H键官能团化却很少报道。Chang和Sawamura课题组开创性的分别在2011年和2014年报道了喹啉C8位的直接芳基化和硼化。随后，喹啉氮氧化物8位的C-H键芳基化被报道，主要的报道有Larionov课题组在2015 年报道了Pd催化喹啉氮氧化物C(8)-H键芳基化，该反应使用芳基碘代物作为芳基源，反应需要较高的温度，远远过量的酸(图1a)；Chang课题组在同年报道了Ir催化喹啉氮氧化物C(8)-H键芳基化，该反应使用芳基重氮盐作为芳基源，反应无需外加氧化剂，但反应的底物适用面较窄(图1b)；Li课题组在2017年报道了Rh喹啉氮氧化物C(8)-H键芳基、烷基化，该反应使用有机的三氟硼酸钾，该反应最高才能得到41％的收率(图1c)。然而，喹啉氮氧化物C(8)-H键芳基化，使用芳基硼酸作为芳基来源，还没有报道。

附图说明：

附图1过渡金属催化的喹啉氮氧化物C8位芳基化反应

发明内容

本发明的目的是提供8位芳基取代喹啉氮氧化物衍生物制备方法。

本发明提供了一种8位芳基取代喹啉氮氧化物衍生物制备方法，其中，该8位芳基取代喹啉氮氧化物衍生物为式(I)所示的化合物：

其中，R

R为取代的或未取代的苯基、1-萘基、2-萘基，所述取代的苯基的取代基各自独立地选自卤素、氰基、 C1-C6的烃基、C1-C6的烷氧基、三氟甲基、硝基、苯基、C2-C6的烷氧羰基中的一种或多种；

本发明提供了一种上述8位芳基取代喹啉氮氧化物衍生物的制备方法，该方法包括：在催化剂，添加剂，氧化剂存在下，在有机溶剂中，式(II)所示的喹啉氮氧化物与式(III)所示的芳基硼酸经过选择性碳氢键活化反应得到式(I)所示的化合物；

具体实施方式

本发明提供了一种8位芳基取代喹啉氮氧化物衍生物及其制备方法，其中，该8位芳基取代喹啉氮氧化物衍生物为式(I)所示的化合物：

其中，R

R为取代的或未取代的苯基、1-萘基、2-萘基，所述取代的苯基的取代基各自独立地选自卤素、氰基、 C1-C6的烃基、C1-C6的烷氧基、三氟甲基、硝基、苯基、C2-C6的烷氧羰基中的一种或多种；

在本发明中，C1-C6的烷基的具体实例例如可以为：甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基等；

C1-C6的烷氧基可以是上述的满足1-6个碳原子限定的烷基的具体实例形成的烷氧基；

C2-C6的烷氧羰基可以是上述的满足2-6个碳原子限定的烷基的具体实例形成的烷氧羰基；

优选地，R

优选地，R为取代的或未取代的苯基、1-萘基、2-萘基；所述取代的苯基的取代基各自独立地选自氢、F、Cl、Br、I、氰基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、三氟甲基、硝基、苯基、甲氧羰基、乙氧基、正丙氧羰基、异丙氧羰基、正丁氧羰基、异丁氧羰基、仲丁氧羰基、叔丁氧羰基、正戊氧羰基中的一种或多种；

在本发明的一种优选的实施方式中，式(I)所示的化合物选自下式中所示的化合物中的一种：

8-苯基喹啉-1-氧化物(I-aa)；

6-氟-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ba)；

6-氯-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ca)；

6-溴-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-da)；

6-甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ea)；

6-甲氧基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-fa)；

6-甲氧羰基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ga)；

2-甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ha)；

2，8-二苯基喹啉-1-氧化物(I-ia)；

4-甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ja)；

3-氯-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ka)；

5-氯-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-la)；

7-氯-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ma)；

2，6-二甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-na)；

7-氯-2-甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-oa)；

6-甲氧基-2-甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-pa)；

4-氯-6-氟-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-qa)；

4-苯基菲啶-5-氧化物(I-ra)；

8-(4-氟苯基)喹啉-1-氧化物(I-ab)；

8-(4-氯苯基)喹啉-1-氧化物(I-ac)；

8-(4-溴苯基)喹啉-1-氧化物(I-ad)；

8-(4-甲基苯基)喹啉-1-氧化物(I-ae)；

8-(4-叔丁基苯基)喹啉-1-氧化物(I-af)；

8-([1，1′-二苯基]-4-)喹啉-1-氧化物(I-ag)；

8-(4-氰基苯基)喹啉-1-氧化物(I-ah)；

8-(4-三氟甲基苯基)喹啉-1-氧化物(I-ai)；

8-(4-甲氧羰基苯基)喹啉-1-氧化物(I-aj)；

8-(2-氯苯基)喹啉-1-氧化物(I-ak)；

8-(3-氯苯基)喹啉-1-氧化物(I-al)；

8-(3-甲氧基苯基)喹啉-1-氧化物(I-am)；

8-(3-硝基苯基)喹啉-1-氧化物(I-an)；

8-(3-三氟甲基苯基)喹啉-1-氧化物(I-ao)；

8-(3，4-二氯苯基)喹啉-1-氧化物(I-ap)；

8-(3，5-二氟苯基)喹啉-1-氧化物(I-aq)；

8-(3，4，5-三氯苯基)喹啉-1-氧化物(I-ar)；

8-(萘-2-基)喹啉-1-氧化物(I-as)。

本发明提供了一种上述8位芳基取代喹啉氮氧化物衍生物的制备方法，该方法包括：在催化剂，添加剂，氧化剂存在下，在有机溶剂中，式(II)所示的喹啉氮氧化物与式(III)所示的芳基硼酸经过选择性碳氢键活化反应得到式(I)所示的化合物；

根据本发明，式(II)和式(III)所示的化合物可以根据所需的式(I)进行具体的选择，其R

其中，式(II)所示的喹啉氮氧化物与式(III)所示的芳基硼酸的用量的摩尔比为1∶ 1.0-3.0，优选为1∶1.0-2.0；

优选地，所述催化剂为二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(III)二聚体、(1，5-环辛二烯)氯化铑(I)二聚体、氯化铑(III)水合物、乙酸铑(II)二聚体、(乙酰丙酮)二羰基铑(I)、双(降冰片二烯)四氟硼酸铑(I)、三(三苯基膦) 羰基氢化铑(I)、苯基氯化钌(II)二聚体的一种或多种；

其中，所述催化剂的用量可以在较宽范围内变动，例如式(II)所示的喹啉氮氧化物和催化剂的用量的摩尔比为1∶0.01-0.05，优选为1∶0.02-0.04；

优选地，所述添加剂为AgNTf

其中，所述添加剂的用量可以在较宽范围内变动，例如式(II)所示的喹啉氮氧化物和添加剂的用量的摩尔比为1∶0.05-0.2；

优选地，所述氧化剂为氧化银、碳酸银、醋酸铜、空气和氧气中的一种或多种；

其中，所述氧化剂的用量可以在较宽范围内变动，例如式(II)所示的喹啉氮氧化物和氧化剂的用量的摩尔比为1∶1-3；

优选地，所述有机溶剂为乙腈、二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、四氢呋喃、二乙二醇二甲醚和二氧六环中的一种或多种；

优选地，所述有机溶剂的用量使得式(II)所示的喹啉氮氧化物的浓度为 0.05-0.5mmol/mL；

优选情况下，所述碳氢键活化反应的条件包括：温度为60-90℃，时间为10-36h。

下述的实施例可用来进一步说明本发明，但不意味着限制本发明。

实施例1：

8-苯基喹啉-1-氧化物(I-aa)的制备

在100mL的Schlenk瓶中加入喹啉氮氧化物I-1a(1.02g，7mmol)，苯硼酸(1.71mg，14mmol)， [RhCp*Cl

6-氟-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ba)

黄色油状物，质量40.2mg，收率84％。

6-氯-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ca)

黄色固体，熔点79-81℃，质量46.5mg，收率91％。

6-溴-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-da)

黄色固体，熔点88-90℃，质量51.6mg，收率86％。

6-甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ea)

黄色油状物，质量34.8mg，收率74％。

6-甲氧基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-fa)

黄色固体，熔点130-132℃，质量38.2mg，收率76％。

6-甲氧羰基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ga)

黄色油状物，质量38.0mg，收率68％。

2-甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ha)

黄色固体，熔点130-132℃，质量38.6mg，收率82％。

2，8-二苯基喹啉-1-氧化物(I-ia)

黄色固体，熔点117-118℃，质量52.3mg，收率88％。

4-甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ja)

黄色油状物，质量32.9mg，收率70％。

3-氯-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ka)

黄色固体，熔点77-78℃，质量36.3mg，收率71％。

5-氯-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-Ia)

黄色固体，熔点82-83℃，质量34.8mg，收率68％。

7-氯-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-ma)

黄色固体，熔点202-204℃，质量32.2mg，收率63％。

2，6-二甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-na)

黄色固体，熔点135-136℃，质量38.4mg，收率77％。

7-氯-2-甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-oa)

黄色固体，熔点＞300℃，质量35.6mg，收率66％。

6-甲氧基-2-甲基-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-pa)

黄色固体，180℃分解，质量42.4mg，收率80％。

4-氯-6-氟-8-苯基喹啉-1-氧化物(I-qa)

黄色固体，熔点80-81℃，质量29.6mg，收率54％。

4-苯基菲啶-5-氧化物(I-ra)

黄色固体，熔点72-74℃，质量40.7mg，收率75％。

8-(4-氟苯基)喹啉-1-氧化物(I-ab)

黄色固体，熔点117-118℃，质量33.5mg，收率70％。

8-(4-氯苯基)喹啉-1-氧化物(I-ac)

黄色固体，熔点136-138℃，质量31.2mg，收率61％。

8-(4-溴苯基)喹啉-1-氧化物(I-ad)

黄色固体，熔点157-158℃，质量36.6mg，收率61％。

8-(4-甲基苯基)喹啉-1-氧化物(I-ae)

黄色固体，熔点131-133℃，质量36.2mg，收率77％。

8-(4-叔丁基苯基)喹啉-1-氧化物(I-af)

黄色油状物，质量43.8mg，收率79％。

8-([1，1′-二苯基]-4-)喹啉-1-氧化物(I-ag)

黄色固体，熔点48-50℃，质量54.7mg，收率92％。

8-(4-氰基苯基)喹啉-1-氧化物(I-ah)

黄色固体，熔点110-112℃，质量25.1mg，收率51％。

8-(4-三氟甲基苯基)喹啉-1-氧化物(I-ai)

黄色固体，熔点179-181℃，质量37.6mg，收率65％。

8-(4-甲氧羰基苯基)喹啉-1-氧化物(I-aj)

黄色油状物，质量22.3mg，收率40％。

8-(2-氯苯基)喹啉-1-氧化物(I-ak)

黄色油状物，质量29.7mg，收率58％。

8-(3-氯苯基)喹啉-1-氧化物(I-al)

黄色固体，熔点69-71℃，质量32.2mg，收率63％。

8-(3-甲氧基苯基)喹啉-1-氧化物(I-am)

黄色固体，熔点84-85℃，质量40.2mg，收率80％。

8-(3-硝基苯基)喹啉-1-氧化物(I-an)

黄色固体，熔点158-160℃，质量22.9mg，收率43％。

8-(3-三氟甲基苯基)喹啉-1-氧化物(I-ao)

黄色固体，熔点83-84℃，质量38.2mg，收率66％。

8-(3，4-二氯苯基)喹啉-1-氧化物(I-ap)

黄色固体，熔点143-145℃，质量34.8mg，收率60％。

8-(3，5-二氟苯基)喹啉-1-氧化物(I-aq)

黄色固体，熔点92-94℃，质量32.4mg，收率63％。

8-(3，4，5-三氯苯基)喹啉-1-氧化物(I-ar)

黄色固体，熔点219-220℃，质量40.9mg，收率63％。

8-(萘-2-基)喹啉-1-氧化物(I-as)

黄色固体，熔点191-193℃，质量43.4mg，收率80％。