Способ получения 3-ацетилбензо[f]хинолина

Способ получения 3-ацетилбензо[f]хинолина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области органического синтеза, в частности, к способу получения 3-ацетилбензо[f]хинолина (1).

Кислородсодержащие производные бензо[f]хинолинов обладают физиологической активностью, являются аналогами антималярийных препаратов [[1]. Козлов Н.С. 5,6-Бензохинолины. Мн., «Наука и техника», 1970, 136 с.], используются в синтезе фотокатализаторов [[2]. Weissenfels М., Punkt J. Light Absorption und Konstitution Heterocyclischer 1,2-Endiole // Tetrahedron. - 1978. - V.34. - №3. p.311-316; [3]. Пилюгин Г.Т., Чернюк И.Н., Рудько А.П. Исследование в области синтетических красителей. II. Стирилы из производных N-арилхинальдиниевых солей // Журн. орг. химии. - 1965. - Т.I. - Вып.9. - С.1685-1687; [4]. Кобаса И.М., Кондратьева И.В., Гнатюк Ю.И. Фотокаталитическое восстановление метиленового голубого формальдегидом в присутствии диоксида титана и сульфида кадмия, сенсибилизированных (1-фенил-5,6-бензохинолин-2)-2,4-дигидроксистирилиодидом // Теоретическая и экспериментальная химия. - 2008. - Т.44. - №1. - C.40-45] и азагелиценов - соединений, обладающих уникальными оптическим, спектральными и структурными свойствами [[5]. Shen W., Graule S., Crassous J., Lescop C, Gornitzka H., Rerau R. Stereoselective coordination of ditopic phospholyl-azahelicenes: a novel approach towards structural diversity in chiral π-conjugated assemblies // Chem. Commun. - 2008. - №7. - P.850-852.1.

В литературе методы синтеза 3-ацетилбензо[f]хинолина (1) нам найти не удалось. В работе [[6]. Klemm L.H., Klopfenstein С.Е., Zell R. 2-Acetylbenzo[f]quinoline by Direct Synthesis of a β-Acylpyridine Structure // J. Heterocycl. Chem. - 1970. - V.7. - №4. - P.951-953] приведен метод получения изомера 3-ацетилбензо[f]хинолина (1), а именно 2-ацетилбензо[f]хинолина (2), синтез которого основан на циклизации 2-нафтиламина (3) с диметилацеталем ацетоацетальдегида. Выход соединения (2) составляет 86%.

Недостатки метода:

1) труднодоступность и высокая стоимость исходных реагентов;

2) 2-нафтиламин (3) является канцерогеном;

3) большой расход катализатора (на 71 г 2-нафтиламина (1) берется 87 г SnCl₄ и 20 г ZnCl₂).

Близким аналогом предлагаемого способа является метод прямой функционализации молекулы бензо[f]хинолина (4) с образованием метилового эфира бензо[f]хинолина-3-карбоновой кислоты (5) [[7]. Mamane V., Louërat F., Fort Y. Direct Functionalization of Benzoquinolines // Lett. Org. Chem. - 2010. - V.7. - №1. - P.90-93.]. Сначала реакцией CH₃Li. и бензо[f]хинолина (4) получают 3-метилбензо[f]хинолин (6):

Затем соединение (6) обрабатывают избытком диизопропиламида калия и диметилдисульфида и получают ортотиоэфир (7) с 83%-ным выходом:

На завершающей стадии под действием солей ртути проходит десульфуризация тиоэфира (7) и образуется целевой продукт (5):

Недостатки метода:

1) многостадийность, длительность и трудоемкость процесса;

2) используется пожароопасный CH₃Li;

3) необходимо поддерживать низкие температуры;

4) применяются труднодоступные и дорогостоящие реагенты.

Авторами предлагается способ получения 3-ацетилбензо[f]хинолина (1), не имеющий вышеперечисленных недостатков.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка нового простого и удобного метода синтеза 3-ацетилбензо[f]хинолина (1) с использованием доступных исходных реагентов.

Сущность предлагаемого способа заключается во взаимодействии бензо[f]хинолина (4) с этиловым спиртом в присутствии четыреххлористого углерода под действием медьсодержащего катализатора, выбранного из ряда CuI, CuBr₂, Cu(acac)₂, Cu(OAc)₂, Cu(C₆H₅CO₂)₂·2H₂O, Cu(C₆H₄(OH)CO₂)₂, CuCl₂·2H₂O, при температуре 150-160°C в течение 3-9 ч при мольном соотношении: [Cu]:[бензо[f]хинолин(4)]:[этанол]:[CCl₄]=[1]:[100]:[1500-10000]:[400-1500]. Реакцию проводили в автоклаве под аргоном.

При проведении реакции при температуре 150°C в течение 6 ч и использовании следующих мольных соотношений катализатора и реагентов: [Cu(OAc)₂]:[бензо[f]хинолин(4)]:[этанол]:[CCl₄]=[1]:[100]:[3000]:[750] общий выход 3-ацетилбензо[f]хинолина (1) составляет 60%. При использовании других медьсодержащих катализаторов CuI, CuBr₂, Cu(acac)₂, Cu(C₆H₅CO₂)₂·2H₂O, Cu(C₆H₄(OH)CO₂)₂, CuCl₂·2H₂О выход 3-ацетилбензо[f]хинолина (1) был меньше и составил 20-50%.

Преимущества предлагаемого метода:

1) одностадийность процесса;

2) доступность и низкая стоимость исходных реагентов - 5,6-бензохинолина, этанола, CCl₄ и Cu-содержащих катализаторов;

3) селективность процесса;

4) отсутствие агрессивных реагентов.

Предлагаемый способ поясняется примерами:

ПРИМЕР 1. Реакции проводили в стеклянной ампуле объемом 10 мл, помещенной в микроавтоклав из нержавеющей стали объемом 17 мл, при постоянном перемешивании и регулируемом нагреве.

В ампулу в токе аргона загружали 0.5 мг (0.0027 ммоль) Cu(OAc)₂, 50 мг (0.27 ммоль) бензо[f]хинолина (4), 0.19 мл (1.96 ммоль) CCl₄ и 0.49 мл (8.29 ммоль C₂H₅OH). Запаянную ампулу помещали в автоклав, автоклав герметично закрывали и нагревали при 150°C в течение 6 часов с постоянным перемешиванием. После окончания реакции автоклав охлаждали до комнатной температуры, ампулу вскрывали. Реакционную массу пропускали через слой Al₂O₃, нейтрализовали водным раствором Na₂CO₃ и экстрагировали хлороформом. Растворитель отгоняли. Полученный 3-ацетилбензо[f]хинолин (1) очищали на колонке, заполненной силикагелем (элюент-хлороформ). Образец 3-ацетилбензо[f]хинолина (1) 98%-ной чистоты получили перекристаллизацией из смеси этилацетат:гексан = 1:1.

Общий выход 3-ацетилбензо[f]хинолина (1) составляет 60%.

Выделенный (1) имел Т_пл 146.5°C.

Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.): 2.91 с (3Н, COCH₃), 7.71-8.61 м (4Н), 8.01 с (2Н), 8.25 д (1Н, J=8.6 Гц), 8.98 д (1Н, J=8.6 Гц).

Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д.): 25.66 (С¹²), 118.49 (С²), 123.24 (С¹⁰), 127.39 (С⁹), 127.43 (С^10''), 128.24 (С⁸), 128.48 (С⁶), 128.78 (С⁷), 129.17 (С^10'), 131.36 (С¹), 131.44 (С⁵), 132.47 (С^6'), 147.22 (С^4'), 152.63 (С³), 200.49 (С¹¹).

Масс-спектр, m/z (I_отн (%)): 221.05 [М]⁺ (97.33), 194.05 (12.92), 193.05 (81.33), 180.05 (13.11), 179.05 (100.00), 178.05 (83.16), 177.05 (27.48), 176.05 (5,51), 152.10 (19.21), 151.10 (49.87), 150.10 (22.01), 126.05 (4.48), 89.00 (4.65), 76.05 (4.60), 75.05 (10.89), 63.00 (4.07), 51.00 (3.52).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1.

Способ получения 3-ацетилбензо[f]хинолина формулы характеризующийся тем, что бензо[f]хинолин подвергают взаимодействию с CCl₄ и этанолом в автоклаве под аргоном в присутствии медьсодержащего катализатора, выбранного из ряда CuI, CuBr₂, Cu(acac)₂, Cu(OAc)₂, Cu(C₆H₅CO₂)₂·2H₂O, Cu(C₆H₄(OH)CO₂)₂, CuCl₂·2H₂O, при температуре 150-160°C в течение 3-9 ч при мольном соотношении: [Cu]:[бензо[f]хинолин]:[этанол]:[CCl₄]=[1]:[100]:[1500-10000]:[400-1500].