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喹啉衍生物在醫(yī)藥、農(nóng)藥領(lǐng)域占據(jù)著一個(gè)非常重要的地位，其優(yōu)異的生物活性使得其成為了新醫(yī)藥及新農(nóng)藥研究與開發(fā)的熱點(diǎn)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關(guān)鍵中間體，其中包括硝基取代的4-氯喹啉。許多喹啉系列化合物都是重要醫(yī)藥中間體，而且近年來許多含喹啉環(huán)的新型藥物被不斷開發(fā)出來，喹啉本身最初也是從抗瘧藥物奎寧經(jīng)過蒸餾而得到。主要應(yīng)用合成抗瘧藥物，如補(bǔ)瘧喹、磷酸氯喹、磷酸伯胺喹和胺酚喹啉等；解熱鎮(zhèn)痛藥物辛可芬；局部麻醉藥物鹽酸地布卡因；抗阿米巴病藥喹碘仿、氯碘喹啉、雙碘喹啉等；抗菌素藥物克菌定；由喹啉環(huán)及其他雜環(huán)可以合成撲蟯靈和克瀉痢寧；許多取代喹啉N?氧化物都是重要藥物，如4?氨基?5?硝基喹啉N?氧化物有抑制腫瘤生長(zhǎng)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顯著的抗細(xì)菌和抗真菌藥效，美國(guó)新開發(fā)的強(qiáng)抗菌劑Utibid 就是一種喹啉酮化合物。在4-氯喹啉上引入硝基對(duì)于設(shè)計(jì)和合成擁有喹啉結(jié)構(gòu)的藥物具有重要的作用和意義。由于喹啉當(dāng)中的吡啶環(huán)是一個(gè)鈍化芳環(huán)，所以對(duì)其進(jìn)行硝化時(shí)硝基總是傾向于進(jìn)入苯環(huán)。不同位置硝基取代的4-氯喹啉需要采取不同的合成策略。利用混酸對(duì)4-氯喹啉直接硝化可在喹啉環(huán)的5-位或8-位引入硝基，從而得到5-硝基-4-氯喹啉和8-硝基-4-氯喹啉。但在該反應(yīng)中，5-硝基-4-氯喹啉的收率往往特別低，從文獻(xiàn)報(bào)道來看，最高的也不過16%。因此，對(duì)于以5-硝基-4-氯喹啉為關(guān)鍵中間體的喹啉類藥物的研發(fā)者來說，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關(guān)鍵中間體，其應(yīng)用舉例如下：
1. 用于制備硝基-4-氯喹啉。具體步驟為：量取3 mL 濃硫酸，加入2.32 g （34.2 mmol）發(fā)煙硝酸，控制溫度在-5℃。緩慢滴加入1.59 g（9.7 mmol） 4-氯喹啉的硫酸溶液（9 mL）。然后在20℃下反應(yīng)3 h，反應(yīng)液成紅色溶液。將反應(yīng)液倒入50 g 碎冰中攪拌，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH=12。抽濾，用100 mL 水洗滌3 次，干燥后得黃色固體。將固體用30 mL 甲醇重結(jié)晶，得0.89 g金黃色8-硝基-4-氯喹啉（1） 晶體，母液再經(jīng)柱層析分離提純，展開劑：v（乙酸乙酯）∶v（石油醚）=1∶50，得0.12 g 8-硝基-4-氯喹啉（1） 與0.57 g 5-硝基-4-氯喹啉（2）。8-硝基-4-氯喹啉收率為50.0%，5-硝基-4-氯喹啉收率為28.1%。
方法2：制備4-氯喹啉酸酐。4?氯喹啉酸酐可以用來合成抗憂郁、抗腫瘤、和抗菌的藥:物等。具體步驟如下：以4-氯喹啉為起始原料，經(jīng)過氧化、脫水得到目標(biāo)化合物。方法簡(jiǎn)便、易操作，適合于大量制備。具體步驟如下：1）4?氯喹啉(1.63g，10.0毫摩爾)和高錳酸鉀(9.48g，60.0毫摩爾) 溶于水(50毫升)，加熱回流18小時(shí)。冷至室溫，過濾，濾液用濃鹽酸酸化至pH2～3。減壓濃縮，得到白色固體(2)1.0g，產(chǎn)率：50.0％。2）化合物(2)(1.0g，5.0毫摩爾)溶于乙酸酐(5毫升)，加入催化量的五氯化磷，加熱至110℃并攪拌5小時(shí)。減壓蒸餾，殘留物經(jīng)乙醚重 結(jié)晶，真空干燥得化合物(3)0.8g，產(chǎn)率：87.4％。
3. 制備噻唑橙單體。研究表明噻唑橙的結(jié)構(gòu)修飾位點(diǎn)在喹啉環(huán)以及苯并噻唑環(huán)上的氮原子端，對(duì)其兩個(gè)氮原子衍生，可以獲得不同結(jié)構(gòu)的噻唑橙分子。其合成如下：(1)以2-巰基苯并噻唑和對(duì)甲苯磺酸甲酯為原料，在苯并噻唑環(huán)上的氮原子端引入甲基，合成了3-甲基-2-甲巰基苯并噻唑?qū)妆交撬猁}；以4-甲基喹啉和1，3-二溴丙烷為原料，在喹啉環(huán)的氮原子端引入3-溴丙基，合成了4-甲基-1-(3-溴丙基)喹啉溴鹽。在最終合成噻唑橙單體TO-1的步驟中，用碘離子來置換對(duì)甲苯磺酸根離子。但是碘離子與對(duì)甲苯磺酸根離子的置換效率不高，所以導(dǎo)致產(chǎn)率較低，所以對(duì)此方法進(jìn)行改進(jìn)，直接合成3-甲基2-甲巰基苯并噻唑碘鹽，避免了最終的離子交換過程，提高了產(chǎn)率。上述方法中，最終步驟有硫醇生成，將原料換為2-甲基苯并噻唑。在其噻唑環(huán)上引入甲基，合成2，3-二甲基苯并噻唑碘鹽；以4-氯喹啉為原料，在氮原子端引入3-溴丙基，合成4-氯-1-(3-溴丙基)喹啉溴鹽。
將喹啉酮2 與POCl3/PCl5 反應(yīng)制得對(duì)應(yīng)的4-氯喹啉，
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