2-甲基喹啉新合成方法研究

刘可心，肖 丹，刘苏毓，谢成浩，丛文霞，李纪兴*

(1.临沂大学 化学化工学院，山东 临沂 276000;2.临沂大学 物理与电子工程学院，山东 临沂 276000)

2-甲基喹啉是一种重要的化工中间体，在药物分子、农药、染料及功能材料等领域有着广泛的应用[1-2]。工业生产2-甲基喹啉的方法主要有煤焦油提取法和化学合成法。其中煤焦油提取法是以煤焦油或异喹啉釜渣 (馏分)为原料，通过酸碱成盐、重结晶、精馏等提纯步骤得到产物。该方法存在收率不高、步骤复杂、产生废水多等问题而逐步被淘汰[3]。2-甲基喹啉的工业生产合成方法主要有Skraup、Friiedlander、Combes、Doebner-Von Miller等方法[4-5]。这些化学合成方法需要在大量无机强酸、反应原料有特殊结构下才能制备。这些条件严重制约着其进一步的应用。

针对以上两种方法存在的问题，对于化学工业寻找全新合成2-甲基喹啉的方法具有非常迫切的需求。本文以简单易得的苯肼和乙醇作为初始原料，在钯催化体系下制备2-甲基喹啉并对反应条件进行初步优化，得到实验结果，化学方程式如下：

1 主要试剂和仪器

DF-101S 集热式恒温磁力加热搅拌器，核磁共振仪(Bruker ACP-400 )(CDCl3作为溶剂，以TMS作为内标)，醋酸钯、吡啶、三氟乙酸、苯肼、乙醇、石油醚、乙酸乙酯、48～75 μm硅胶均为工业品，其余未加说明均为市售试剂。

2 实验部分

准确称取2.2 mg醋酸钯，加入到25 mL已放入磁子的杨氏反应管内。对杨氏反应管进行氧气置换3次，使反应在氧气氛围下进行。用微量注射器向反应管内依次加入3.2 μL吡啶、15 μL三氟乙酸、20 μL苯肼和溶剂乙醇，将上述反应管置于磁力搅拌器上，于反应温度下搅拌适当时间。反应结束后对反应溶液旋干，进行柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=50∶1)得到纯品2-甲基喹啉。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)∶δ(×10-6)=2.65(s,3H)，7.10(d,J=8.0 Hz,1H)，7.37(m,1H)，7.58(m,1H)，7.87(d,J=8.0 Hz,1H)，8.02(d,J=12 Hz,1H)。

13C-NMR(100 MHz,CDCl3)∶δ(×10-6)=158.80、147.75、136.00、129.30、128.52、127.43、126.37、125.54、121.85、25.24。

3 结果与结论

影响2-甲基喹啉合成反应的因素非常多，本文主要考察了反应温度、反应时间和乙醇浓度对反应收率的影响。

3.1 温度对反应的影响

反应条件：苯肼(20 μL，0.2 mmol)，Pd(OAc)2(1.2 mg，0.01 mmol)，吡啶(3.2 μL，0.02 mmol)，三氟乙酸(15 μL，0.04 mmol)，CH3CH2OH 1 mL，O2，12 h。反应温度对反应的影响见表1。

表1 反应温度对反应的影响

从表1可以看出，随着反应温度的提高，反应分离收率在逐步提高。当反应温度为170 ℃时，反应分离收率达到了52%。继续提高反应温度，反应收率稍降低，可能是由于高温导致副反应增多的缘故。因此，较佳反应温度为170 ℃。

3.2 反应时间对反应的影响

在较佳反应温度下，对反应时间进行初步考察。当反应条件苯肼(20 μL，0.2 mmol)，Pd(OAc)2(1.2 mg，0.01 mmol)，吡啶(3.2 μL，0.02 mmol)，三氟乙酸(15 μL，0.04 mmol)，CH3CH2OH 1 mL，O2，反应温度170 ℃。反应时间对反应影响如表2所示。

表2 反应时间对反应的影响

由表2可知，随着反应时间增加，反应收率呈增加的趋势。当反应时间在18 h时，反应收率达到64%，继续增加时间对反应收率增加无影响。因此较佳反应时间为16 h。

3.3 反应浓度对反应的影响

反应条件为苯肼(20 μL，0.2 mmol)，Pd(OAc)2(1.2 mg，0.01mmol)，吡啶(3.2 μL，0.02 mmol)，三氟乙酸(15 μL，0.04 mmol)，CH3CH2OH，O2，反应温度170 ℃，反应时间16 h。在最佳反应时间和反应温度下，加入不同体积乙醇，考察反应浓度对反应的影响见表3。

表3 苯肼浓度对反应的影响

由表3可知，降低或者提高苯肼反应浓度其反应收率均下降。当反应在1 mol/L下进行时，反应收率较佳，可达64%。

4 结论

钯催化体系下制备2-甲基喹啉的方法以简单易得的苯肼和乙醇作为起始原料一步制备2-甲基喹啉。对影响反应的几个关键因素进行了考察。在最佳反应条件下反应分离收率可达64%。鉴于喹啉在医药、农药、染料等领域的重要作用，2-甲基喹啉的合成方法值得进一步深入研究。