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喹啉也叫苯并吡啶、氮雜萘,是一類雜環芳香化合物,是冶金、染料、聚合物以及農用化學品工業的重要中間體,廣泛用于消毒劑、防腐劑、配體、農藥8-羥基喹啉酮以及煙酸類、羥基喹啉類藥物,菁藍色素和感光色素,橡膠促進劑等產品的制備,還可作為溶劑用于釩酸鹽及砷酸鹽的分離。
喹啉的傳統獲取方法是從煤焦油的洗油或萘油中提取,洗油餾分和萘油餾分用稀硫酸洗滌,得到硫酸喹啉鹽基溶液,用蒸氣去除中性油等雜質,再用堿或氨分解,分離出來的粗喹啉及其同系物經脫水后,用高產蒸餾塔精餾,再將粗喹啉用濃度為60%的磷酸水溶液處理,冷卻后過濾,即得到喹啉磷酸鹽結晶。用堿分解后,產品純度為90%-92%,重復用磷酸處理、重結晶,可得純度為98%-99%的喹啉。該方法過程復雜、污染嚴重、效率低下?;瘜W合成喹啉最有代表性的方法是斯克洛浦合成,該方法將苯胺、甘油、硫酸和氧化劑(如硝基苯)一起加熱,經環化脫氫而生成喹啉。這種方法原料便宜易得,但是反應條件苛刻,需要用當量的濃硫酸和氧化劑硝基苯,難以滿足官能團兼容性,進而限制了喹啉化合物的多樣性合成。
中國科學院蘭州化學物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室蔣高喜團隊利用乙醇、丙醇、1,3-丙二醇等簡單脂肪醇和苯胺類化合物為起始原料,以廉價的Pd(OAc)2為催化劑,以氧氣或空氣為氧化劑,高原子經濟性地合成了喹啉類化合物。
該方法能放大到克量級,后處理簡單,具有非常好的底物兼容性,能制備各種位點取代的喹啉,如以哌唑胺為原料則能制備哌唑并吡啶類含氮雜環化合物。該方法已經獲得國家發明專利授權(授權號CN106543078B)。
以上工作得到了國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室等的支持。