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喹啉衍生物在医药、农药领域占据着一个非常重要的地位，其优异的生物活性使得其成为了新医药及新农药研究与开发的热点之一。含不同取代基的4-氯喹啉是合成具有重要生物活性喹啉衍生物常用的关键中间体，其中包括硝基取代的4-氯喹啉。许多喹啉系列化合物都是重要医药中间体，而且近年来许多含喹啉环的新型药物被不断开发出来，喹啉本身最初也是从抗疟药物奎宁经过蒸馏而得到。主要应用合成抗疟药物，如补疟喹、磷酸氯喹、磷酸伯胺喹和胺酚喹啉等；解热镇痛药物辛可芬；局部麻醉药物盐酸地布卡因；抗阿米巴病药喹碘仿、氯碘喹啉、双碘喹啉等；抗菌素药物克菌定；由喹啉环及其他杂环可以合成扑蛲灵和克泻痢宁；许多取代喹啉N‑氧化物都是重要药物，如4‑氨基‑5‑硝基喹啉N‑氧化物有抑制肿瘤生长的左右，甲基喹啉N‑氧化物和它的4‑硝基‑3‑氯喹啉衍生物都具有显著的抗细菌和抗真菌药效，美国新开发的强抗菌剂Utibid 就是一种喹啉酮化合物。在4-氯喹啉上引入硝基对于设计和合成拥有喹啉结构的药物具有重要的作用和意义。由于喹啉当中的吡啶环是一个钝化芳环，所以对其进行硝化时硝基总是倾向于进入苯环。不同位置硝基取代的4-氯喹啉需要采取不同的合成策略。利用混酸对4-氯喹啉直接硝化可在喹啉环的5-位或8-位引入硝基，从而得到5-硝基-4-氯喹啉和8-硝基-4-氯喹啉。但在该反应中，5-硝基-4-氯喹啉的收率往往特别低，从文献报道来看，最高的也不过16%。因此，对于以5-硝基-4-氯喹啉为关键中间体的喹啉类药物的研发者来说，提高它的收率是一件非常有必要的事情。
4-氯喹啉是合成具有重要生物活性喹啉衍生物常用的关键中间体，其应用举例如下：
1. 用于制备硝基-4-氯喹啉。具体步骤为：量取3 mL 浓硫酸，加入2.32 g （34.2 mmol）发烟硝酸，控制温度在-5℃。缓慢滴加入1.59 g（9.7 mmol） 4-氯喹啉的硫酸溶液（9 mL）。然后在20℃下反应3 h，反应液成红色溶液。将反应液倒入50 g 碎冰中搅拌，用氢氧化钠溶液调节pH=12。抽滤，用100 mL 水洗涤3 次，干燥后得黄色固体。将固体用30 mL 甲醇重结晶，得0.89 g金黄色8-硝基-4-氯喹啉（1） 晶体，母液再经柱层析分离提纯，展开剂：v（乙酸乙酯）∶v（石油醚）=1∶50，得0.12 g 8-硝基-4-氯喹啉（1） 与0.57 g 5-硝基-4-氯喹啉（2）。8-硝基-4-氯喹啉收率为50.0%，5-硝基-4-氯喹啉收率为28.1%。
方法2：制备4-氯喹啉酸酐。4‑氯喹啉酸酐可以用来合成抗忧郁、抗肿瘤、和抗菌的药:物等。具体步骤如下：以4-氯喹啉为起始原料，经过氧化、脱水得到目标化合物。方法简便、易操作，适合于大量制备。具体步骤如下：1）4‑氯喹啉(1.63g，10.0毫摩尔)和高锰酸钾(9.48g，60.0毫摩尔) 溶于水(50毫升)，加热回流18小时。冷至室温，过滤，滤液用浓盐酸酸化至pH2～3。减压浓缩，得到白色固体(2)1.0g，产率：50.0％。2）化合物(2)(1.0g，5.0毫摩尔)溶于乙酸酐(5毫升)，加入催化量的五氯化磷，加热至110℃并搅拌5小时。减压蒸馏，残留物经乙醚重 结晶，真空干燥得化合物(3)0.8g，产率：87.4％。
3. 制备噻唑橙单体。研究表明噻唑橙的结构修饰位点在喹啉环以及苯并噻唑环上的氮原子端，对其两个氮原子衍生，可以获得不同结构的噻唑橙分子。其合成如下：(1)以2-巯基苯并噻唑和对甲苯磺酸甲酯为原料，在苯并噻唑环上的氮原子端引入甲基，合成了3-甲基-2-甲巯基苯并噻唑对甲苯磺酸盐；以4-甲基喹啉和1，3-二溴丙烷为原料，在喹啉环的氮原子端引入3-溴丙基，合成了4-甲基-1-(3-溴丙基)喹啉溴盐。在最终合成噻唑橙单体TO-1的步骤中，用碘离子来置换对甲苯磺酸根离子。但是碘离子与对甲苯磺酸根离子的置换效率不高，所以导致产率较低，所以对此方法进行改进，直接合成3-甲基2-甲巯基苯并噻唑碘盐，避免了最终的离子交换过程，提高了产率。上述方法中，最终步骤有硫醇生成，将原料换为2-甲基苯并噻唑。在其噻唑环上引入甲基，合成2，3-二甲基苯并噻唑碘盐；以4-氯喹啉为原料，在氮原子端引入3-溴丙基，合成4-氯-1-(3-溴丙基)喹啉溴盐。
将喹啉酮2 与POCl3/PCl5 反应制得对应的4-氯喹啉，
[1] 李震, 郝青青, 蒋旭亮. 4-氯喹啉的硝化[J]. 精细化工中间体, 2018, 48(1): 55-56.
[2] CN201310189861.4一种4-氯喹啉酸酐的合成方法
[3] 王盟. 噻唑橙单体的合成及研究[D]. 大连理工大学, 2012.
[4] 杨锐, 马艳妮, 黄婷, 等. 4-硫醚喹啉类化合物的合成与抗菌活性研究[J]. 有机化学, 2018: 0-0.