一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法

本发明涉及喹啉衍生物合成，尤其涉及一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法。

背景技术：

1、由于喹啉及其衍生物是众多天然产物、生物活性分子和药物分子的重要活性组分，而有机硅化物同样也具有十分良好的理化性质和药用性质。因此，通过一定的手段，将喹啉及其衍生物和有机硅化物组装在一起，从而实现喹啉及其衍生物的硅基化，这无疑是一项具有重要研究价值的挑战性课题。

2、研究发现，目前对于喹啉及其衍生物的硅基化反应主要可分为以下三类：第一类是过渡金属催化的喹啉及其衍生物的硅基化反应（c. cheng, j. f. hartwig, j. am.chem. soc. 2015, 137, 592−595; z. xu, l. chai, z. q. liu, org. lett. 2017,19, 5573−5576.）。第二类是过氧化物促进的喹啉及其衍生物的硅基化反应（r. sakamoto,b. n. nguyen, k. maruoka, asian j. org. chem. 2018, 7, 1085–1088; s. chen, j.zhu, j. ke, y. li, c. he. angew. chem. int. ed., 2022, e202117820.）。第三类是光催化的喹啉及其衍生物的硅基化反应（s. liu, p. pan, h. fan, h. li, w. wang, y.zhang, chem. sci. 2019, 10, 3817–3825; f. rammal, d. gao, s. boujnah, a. a.hussein, j. lalevée, a. c. gaumont, f. morlet-savary, s. lakhdar, acs catal.2020, 10, 13710−13717; c. dai, y. zhan, p. liu, p. sun. green chem., 2021,23, 314–319; w. zhang, q. lu, m. wang, y. zhang, x. f. xia, d. wang. org.lett., 2022, 24, 3797−3801.）。

3、尽管有关喹啉硅基化反应的研究已经有了初步进展，然而，现有的喹啉硅基化反应仍然存在一些缺点和不足：使用了昂贵且有毒的过渡金属催化剂，导致反应后的金属残留；添加了化学计量的化学氧化剂；使用了光敏剂等。这些反应往往还存在反应效率低、反应条件苛刻（温度要求高）等缺点，这显然是不够绿色环保的，也一定程度上限制了该方法在工业生产中的应用。因此，开发绿色温和的喹啉硅基化反应策略，是一项具有重大意义的研究。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，以喹啉类化合物和各种有机硅化物为初始原料，通过电流驱动的新型合成策略，经一步反应合成硅基化喹啉衍生物，实现了喹啉和有机硅化合物的交叉脱氢偶联反应，成功合成一系列硅基取代的喹啉衍生物，该反应条件温和，操作简单，产率优良，具有较好的工业化应用潜力，该反应不使用过渡金属催化剂和化学氧化剂，是一种符合绿色化学理念的合成方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，包括以下步骤：以喹啉为起始反应原料，将喹啉、有机硅化物、电化学反应试剂和电解质溶解在反应溶剂中，通过电流驱动反应进行，避免了过渡金属催化剂和外加氧化剂的使用，反应完全后，经过后处理得到硅基化喹啉衍生物，其反应方程式如下：

4、。

5、优选地，所述反应式中，取代基r1包括氢、烷基、芳基、杂芳基、卤素和酯基中的一种，取代基r2包括氢、烷基、芳基、杂芳基、卤素和酯基中的一种，r3为氢、烷基和芳基中的一种，r4为氢、烷基和芳基中的一种，r5为氢、烷基和芳基中的一种，所述硅基化喹啉衍生物为c2-位硅基化的喹啉衍生物。

6、优选地，所述反应的具体包括以下步骤：将喹啉、有机硅化物、电化学反应试剂和电解质溶解在反应溶液中，在恒定电流条件下反应；待反应结束后，用水淬灭后萃取产物，经过快速柱层析和减压浓缩分离提纯，最终得到所述硅基化喹啉衍生物。

7、优选地，所述电化学反应试剂为n-羟基邻苯二甲酰亚胺（nhpi）、奎宁环、叠氮化钠（nan3）或叠氮基三甲基硅烷（tmsn3），其用量为喹啉类化合物的1.3~1.5倍（摩尔比）。

8、优选地，所述电解质采用 nbu4npf6、 nbu4nbf4和 nbu4ni中的一个或多个，电解质用量与喹啉相当（摩尔比1:1）。

9、优选地，所述电流驱动反应采用的反应电极为c(+)/pt(-)、gf(+)/pt(-)、gf(+)/ni(-)或pt(+)/pt(-)。

10、优选地，所述反应在室温、空气条件下进行，其中，反应时间为10小时，室温条件下不需额外使用加热装置，反应氛围是空气。即在空气条件即可反应，无需使用真空反应装置。

11、优选地，所述萃取产物使用的溶剂为二氯甲烷和水。

12、优选地，所述反应溶剂为乙腈、甲醇、丙酮或dmso。

13、优选地，所述柱层析采用的洗脱剂为石油醚（pe）与乙酸乙酯（ea）的混合溶液，pe:ea体积比为50:1~10:1。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1）制备过程中使用了电流驱动的方法，相对于传统的高能耗的能源，本发明使用绿色无污染的直流电源作为能源，体现了绿色和可持续发展的理念；

16、2）合成喹啉类化合物的硅基化反应，在空气条件下即可进行，避免了真空反应装置的使用，降低了反应成本；

17、3）合成喹啉类化合物的硅基化反应，在室温条件下顺利进行，不需额外使用加热装置，进一步降低了反应成本；

18、4）在制备喹啉类化合物的硅基化产物的过程中，使用安全、低毒的电化学反应试剂，能够避免了过渡金属催化剂和外加氧化剂的使用，反应绿色温和；

19、与现有技术相比，本发明制备路线短，制备方法简单，生产成本低，合成路线短，产物收率高，反应条件温和，原子经济性高，丰富了喹啉的c2位取代反应，也为今后绿色化学的研究提供了新思路。

技术特征：

1.一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，其特征在于：包括以下步骤：以喹啉为起始反应原料，将喹啉、有机硅化物、电化学反应试剂和电解质溶解在反应溶剂中，通过电流驱动反应进行，反应完全后，经过后处理得到硅基化喹啉衍生物，其反应方程式如下：

2.根据权利要求1所述的一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，其特征在于：所述反应式中，取代基r1包括氢、烷基、芳基、杂芳基、卤素和酯基中的一种，取代基r2包括氢、烷基、芳基、杂芳基、卤素和酯基中的一种，r3为氢、烷基和芳基中的一种，r4为氢、烷基和芳基中的一种，r5为氢、烷基和芳基中的一种，所述硅基化喹啉衍生物为c2-位硅基化的喹啉衍生物。

3.根据权利要求1所述的一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，其特征在于：所述反应的具体包括以下步骤：将喹啉、有机硅化物、电化学反应试剂和电解质溶解在反应溶液中，在恒定电流条件下反应；待反应结束后，用水淬灭后萃取产物，经过快速柱层析和减压浓缩分离提纯，最终得到所述硅基化喹啉衍生物。

4.根据权利要求3所述的一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，其特征在于：所述电化学反应试剂为n-羟基邻苯二甲酰亚胺（nhpi）、奎宁环、叠氮化钠（nan3）或叠氮基三甲基硅烷（tmsn3），其用量为喹啉类化合物的1.3~1.5倍（摩尔比）。

5.根据权利要求4所述的一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，其特征在于：所述电解质采用nbu4npf6、nbu4nbf4和nbu4ni中的一个或多个，电解质用量与喹啉相当（摩尔比1:1）。

6.根据权利要求1所述的一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，其特征在于：所述电流驱动反应采用的反应电极为c(+)/pt(-)、gf(+)/pt(-)、gf(+)/ni(-)或pt(+)/pt(-)。

7.根据权利要求3所述的一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，其特征在于：所述反应在室温、空气条件下进行，其中，反应时间为10小时。

8.根据权利要求3所述的一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，其特征在于：所述萃取产物使用的溶剂为二氯甲烷和水。

9.根据权利要求3所述的一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，其特征在于：所述反应溶剂为乙腈、甲醇、丙酮或dmso。

10.根据权利要求3所述的一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，其特征在于：所述柱层析采用的洗脱剂为石油醚（pe）与乙酸乙酯（ea）的混合溶液，pe:ea体积比为50:1~10:1。

技术总结本发明涉及喹啉衍生物合成技术领域，公开了一种硅基取代的喹啉衍生物的绿色合成方法，包括以下步骤：以喹啉为起始反应原料，将喹啉、有机硅化物、电化学反应试剂和电解质溶解在反应溶剂中，通过电流驱动反应进行，反应完全后，经过后处理得到硅基化喹啉衍生物。本发明本发明制备路线短，制备方法简单，生产成本低，产物收率高，反应条件温和，丰富了喹啉的C2位取代反应，也为今后绿色化学的研究提供了新思路。技术研发人员：李衡,韦晓静,汪静怡受保护的技术使用者：江苏食品药品职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/7/18