一种电化学促进制备吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的方法

本发明属于有机合成化学领域，具体涉及一种电化学促进制备吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的方法。

背景技术：

1、氮杂环化合物，作为一类极具价值的有机中间体，在合成化学领域中拥有着举足轻重的地位。其不仅是诸多功能分子的核心骨架，而且是有机化学领域的重要中间体。其中，喹喔啉酮类化合物是重要含氮化合物的代表，该类化合物在医药化工领域具有广泛的应用价值，许多喹喔啉酮衍生物物被用于治疗细菌感染等疾病，具有良好的生物活性。此外，吡唑酮也奕是一种重要的含氮化合物，在医药、农药以及材料科学等多个领域也都展现出了卓越的应用价值。其在抗菌、抗病毒、抗肿瘤等药物的研发中备受关注（kittikool t,thupyai a, phomphrai k, et al. advanced synthesis & catalysis, 2018, 360(17):3345-3355.；liu s, bao x, wang b. chemical communications, 2018, 54(82):11515-11529.；purohit v b, prajapati r v, prajapati v d, et al. europeanjournal of organic chemistry, 2022, 2022(45): e202201111.；sharma r, chawla ap, chawla v, et al. mini-reviews in medicinal chemistry, 2021, 21(13): 1770-1795）。

2、电有机合成化学是利用电流驱动反应进行的一种方法。相较于传统的热力学合成方法，电合成化学具有反应条件温和、能耗低和选择性好等优点。其作用机制主要包括电极表面的电化学催化和电解质中的电化学反应。近年来，随着电有机合成技术的不断发展，电化学促进喹喔啉-2(1h)-酮c3-h官能团化构建c-c键的研究取得了一系列重要进展。已知报道中通过改变反应条件、优化电极材料以及设计新型催化剂，实现了产率的提升和选择性的调控，拓展了该类反应的应用范围。如，2021年，wen课题组利用氰基吡啶与喹喔啉酮偶联，实现了c-c键的高效构建（wen j, yang x, yan k, et al. organic letters, 2021,23(3): 1081-1085）；随后，2022年，lou课题组实现了电化学条件下喹喔啉酮与吲哚的脱氢偶联反应（zhang h, hu l, yu k, et al. new journal of chemistry, 2022, 46(17):8037-8042）；近期，sun课题组发展了一种电化学促进喹喔啉与吡咯烷酮的偶联方法，实现了不同氮杂环化合物的高效偶联（qiang c, zhang t, feng z, et al. organicletters, 2024, 26(2): 493-497）。尽管这些进展令人鼓舞，但在电化学条件下，实现喹喔啉酮与吡唑酮的高效偶联反应尚未见报道。

3、基于上述研究背景，在此，我们实现了电化学促进喹喔啉酮c3-h的官能团化反应，成功的引入了不同类型的吡唑酮，通过脱氢的方式高效制备了一系列吡唑酮取代的喹喔啉酮衍生物，为喹喔啉酮或吡唑酮类含氮先导化合物的研发提供了有益思路。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的缺点和不足，提供一种电化学促进制备吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的方法。

2、本发明思路：以喹喔啉酮和吡啶啉酮衍生物为原料，四丁基硫氢酸铵为电解质，dmso与甲醇为混合溶剂，于电化学条件下，发生氧化脱氢反应，实现喹喔啉酮与二氢吡唑酮的高效偶联反应。该方法首次在电化学条件下，实现吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的高效制备，该反应条件温和，无需外加氧化剂、还原剂、强酸、强碱等物质。此外，该反应所需时间短、易放大，具较高的有潜在的应用价值。

3、本发明的目的通过如下技术方案实现。

4、一种电化学促进制备吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的方法，包含如下制备过程：

5、在三颈烧瓶反应容器中，按比例加入不同种类的喹喔啉酮和二氢吡唑酮衍生物，随后加入电解质和溶剂，插入电极，于室温条件下通电搅拌反应2.5小时，反应粗产物经柱层分离纯化后可得吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物。

6、进一步地，吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的制备方程式如下所示：

7、

8、式中，r1选自氢、6,7-二甲基、6-甲氧基和7-溴中的一种；r2选自甲基、乙基、苯基、烯丙基、苄基中的一种；r3选自甲基、苯基，4-甲基苯基、4-溴苯基和2-氯苯基中的一种。

9、进一步地，所述喹喔啉酮衍生物与二氢吡唑酮衍生物的投料摩尔比为1：0.5~3，优选为1:2。

10、进一步地，所述喹喔啉酮衍生物与电解质的投料比为1: 0.1~3，优选为1:0.4。

11、进一步地，所述电流为1~13 ma，优选为2 ma。

12、进一步地，所述所述电解质为四丁基四氟硼酸铵、四丁基溴化铵、碘化铵、碘化钠、高氯酸锂、四丁基碘化铵和四丁基硫酸氢铵中的一种，优选为四丁基硫酸氢铵。

13、进一步地，所述溶剂为甲醇、丙酮、二氯甲烷、dmso和乙腈中的一种或甲醇与dmso的混合溶剂，优选溶剂为dmso与甲醇的体积比为3：5。

14、进一步地，所述电极为石墨棒、石墨毡、铂片、镍片和不锈钢中的任意两种作为阳极和阴极，优选石墨毡为阳极，镍片为阴极。

15、更进一步地，所述粗产物的分离方法为柱层析，洗脱剂采用石油醚与乙酸乙酯的混合溶剂，混合比例为石油醚：乙酸乙酯 = 1~50：1，优选为15：1。

16、本发明的原理为：该反应体系主要包含两种自由基路径和另一种非自由基路径。在自由基路径中，二氢吡唑啉酮受到甲氧基自由基和阳极氧化的共同作用，转化为自由基中间体。随后，该自由基中间体与喹喔啉酮发生反应，并在甲氧自由基的进一步作用下完成去质子化，最终生成吡唑啉酮取代的喹喔啉酮衍生物。另一方面，二氢吡唑酮互变异构后可直接与喹喔啉酮反应，再经过甲氧自由基的去质子化作用，同样可以生成吡唑啉酮取代的喹喔啉酮衍生物。在非自由基途径中，二氢吡唑酮与喹喔啉酮发生加成反应，在甲氧基负离子的作用下脱除质子氢，最终生成吡唑酮取代的喹喔啉酮衍生物，与此同时，阴极伴随着氢气的析出。

17、与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：

18、（1）本发明成功实现了在电化学条件下喹喔啉酮与二氢吡唑酮的反应，制备了一系列吡唑酮取代的喹喔啉酮衍生物。该反应不仅步骤简单、反应高效，而且展现出优良的原子经济性。此外，该反应无需使用金属催化剂、氧化剂和强碱，具有优良的底物普适性。更重要的是，该反应能实现克级规模制备，为大规模生产奠定了基础。

技术特征：

1.一种电化学促进制备吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的方法，其特征在于，包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述电化学促进制备吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的方法，其特征在于，所述喹喔啉酮衍生物与二氢吡唑酮衍生物的投料摩尔比为1：0.5~3。

3.根据权利要求1所述电化学促进制备吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的方法，其特征在于，喹喔啉酮衍生物与电解质的投料比为1: 0.1~3。

4.根据权利要求1所述电化学促进制备吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的方法，其特征在于，所述电流为1~13 ma。

5.根据权利要求1所述电化学促进制备吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的方法，其特征在于，所述粗产物的分离方法为柱层析，洗脱剂采用石油醚与乙酸乙酯的混合溶剂，混合比例为：石油醚：乙酸乙酯 = 1~50：1。

技术总结本发明公开了一种电化学促进制备吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物的方法，该方法的合成方法为：在三颈烧瓶中，按比例加入不同种类的喹喔啉酮和二氢吡唑酮衍生物，随后加入电解质和溶剂，插入电极，于室温条件下通电搅拌反应，粗产物经柱层析分离纯化后可得吡唑酮取代喹喔啉酮衍生物。该反应不仅步骤简单、反应高效，而且展现出优良的原子经济性。此外，该反应无需使用金属催化剂、氧化剂和强碱，具有优良的底物普适性。更重要的是，该反应能实现克级规模制备，为大规模生产奠定了基础。技术研发人员：蒋光彬,张帅,张志华,王枫闯受保护的技术使用者：桂林理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18