（有机化学专业论文）铟盐催化下合成多取代呋喃、吡咯及六元环化合物的研究.pdf

硕士学位论文 摘要 与传统的路易斯酸相比，三价铟化合物具有耐水、高效、选择性好等优点， 能够在温和的反应条件下有效地促进多种有机反应的顺利进行，显示出良好的应 用前景。并且铟盐价格低廉，环境友好，利用铟盐催化受到普遍关注。本文主要 研究了铟盐促进下的一系列反应，具体包括以下工作： 第一，为了合成研究必需的前驱化合物，本文首先研究了f e c l 3 催化下炔丙 基醇与l ，3 二羰基化合物的反应。研究结果表明，f e c l 3 催化下，1 ，2 二氯乙烷作 溶剂，炔丙基醇与1 ，3 二羰基化合物的烯醇式发生亲电加成反应，氮气保护下加 热回流8 h ，得目标化合物，收率8 0 9 9 4 2 ，实现了l e w i s 酸催化下1 ，3 二 羰基化合物的炔丙基化。 第二，含呋喃环类化合物广泛存在于天然产物和药物中，其合成方法备受关 注。在过去的合成方法中大部分需要比较复杂的原料，且需使用昂贵的贵金属催 化剂，不利于大规模的应用。本文研究了一种有效的以炔丙基醇和l ，3 二羰基化 合物为原料合成四取代呋喃环化合物的方法。本方法的成功之处在于使用了 i n c l 3 为催化剂。证明了其他太强或太弱的路易斯酸都不适合这个特定的转化。 与已报道的方法相比，本方法只需要用催化量的i n c l 3 ，不需要在反应过程中停 止反应并加入一定量的碱来促进环化反应。真正实现了一锅法合成四取代的呋喃 环化合物。 第三，吡咯环化合物是一类重要的杂环化合物，在医药、食品、精细化工、 高分子材料等领域具有重要的用途。在最近报道的吡咯环化合物合成方法中，都 需要比较昂贵的贵金属作催化剂。本文采用廉价的i n c l 3 为催化剂，通过2 炔丙 基1 ，3 二羰基化合物的衍生物与氨基化合物反应，合成了多取代的吡咯环化合 物，为多取代吡咯环化合物的大规模生产提供了保证。 第四，分子内的加氢芳基化反应是一种芳烃的c h 键与双键的加成反应。 与过去分子内的反应相比，只有少数例子在金属催化下实现了烯烃的分子内加氢 芳基化反应。因此，利用温和、高效的催化剂促进分子内的加氢芳基化反应一直 是研究的热点。本文通过研究几种常见的铁盐、铟盐在不同条件下对反应的促进 情况。结果表明，在1 ，2 二氯乙烷中加入催化量的i n ( 0 t f ) 3 可以较高产率的实现 高烯丙基苯基醚的关环反应，为该反应的大规模应用奠定了基础。 通过以上研究工作，一方面，扩大了铟盐作为l e w i s 酸在催化方面的用途； 另一方面，为多取代呋喃、毗咯和六元环化合物的合成提供了新的、优越的方法。 关键词：铟盐：催化；呋喃；吡咯；六元环化合物；炔丙基化：合成 a b s t r a c t i nc o n t r a s tt ot h ec o n v e n t i o n a ll e w i sa c i d ，i n ( i i i ) c o m p o u n d sh a v es o m em e r i t s u c ha sb e i n ga b l et ob e a rw a t e r ，h i g h - e f f e c t ，e x c e l i e n ts e i e c t i v i t y t h e r ea r ea b l et o b o o s tv a r i o u s o r g a n i cr e a c t i o np r o c e e du n d e rm i l dc o n d i t i o ne f e c t i v e l y d e m o n s t r a t i n gt h ef i n ea p p l i c a t i o np r o s p e c t u s i n gi n d i u ms a l t sa sc a t a l y s tt ob e p a i dm o r ea t t e n t i o nb e c a u s eo ft h ec h e a pp r i c eo fi n d i u ma n dt h e i re n v i r o n m e n t a l f - r i e n d l i n e s s i n t h i s p a p e ras e r i e s0 fr e a c t i o n sp r o m o t e db yi n d i u ms a l tw e r e s t u d i e d t h ew o r kw eh a v ed o n ea r ed i s p l a y e d ： f i r s t ，f 0 rs y n t h e s i st h en e c e s s a r yp i o n e e rc o m p o u n d s ，i r o nt r i c h l o r i d ec a t a l y z e d p r o p a r g y l a t i o no f1 ，3 一d i c a r b o n y lc o m p o u n d sw a ss t u d i e d t h es t u d y i n gr e s u l t s i n d i c a t e dt h a ti r o nt r i c h l o r i d e c a t a l y z e de l e c t r o p h i l i ca d d i t i o no fp r o p a r g y l i c a l c o h o l sw i t hl ，3 - d i c a r b o n y lc o m p o u n d si n1 ，2 d i c h l o r o e t h a n eh e a t e dt or e n u xf o r 8 hu n d e rn i t r o g e na t m o s p h e r et og i v et h er e l a t i v et a r g e tc o m p o u n dw a s d e v e l o p e d ， t h e y i e l dw a s8 0 9 9 4 2 p r o p a r g y l a t i o no fl ，3 d i c a r b o n y lc o m p o u n d sw a s r e a l i z e db yl e w i sa c i dc a t a l y s i s s e c e n d ，t h es y n t h e s i so ff u r a n sh a sa l w a y sb e e na na r e ao fi n t e n s i v er e s e a r c hb y s y n t h e t i cc h e m i s t sd u et ot h e i rw i d ep r e s e n c ei nav a r i e t yo fn a t u r a lp r o d u c t sa n d p h a r m a c e u t i c a l s i nt h e p a s tm e t h o d st h ep r e p a r a t i o no ff u r a n sn e e d sa d v a n c e d s t a r t i n gm a t e r i a ls u c ha sa l k y n o n e sa n da l l e n o n e s ，a n dn e e d sn o b l em e t a la sc a t a l y s t ， s oi tc o u l d n ta p p l yi n l a r g es c a l e i ns u m m a r y ，w eh a v ed e v e l o p e da ne f n c i e n t p r o t o c o lf b rt h es y n t h e s i so ft e t r a s u b s t i t u t e df u r a n sf r o mp r o p a r g y l i ca l c o h o l sa n d 1 ，3 - d i c a r b o n y lc o m p o u n d s t h es u c c e s so ft h em e t h o dd e p e n d e do nt h eu s eo fi n c l 3 a sc a t a l y s t o u rr e a c t i o nc o m p a r e sf a v o r a b l yw i t ht h er e p o r t e dm e t h o di nt e r m so f b o t ht h ep r o d u c ty i e l d sa n do p e r a t i o n a ls i m p l i c i t y o u rm e t h o du s e so n l yac a t a l y t i c a m o u n to fi n c l 3 ，r e q u i r i n gn os t o pd u r i n gt h em i d d i eo ft h er e a c t i o na n di ta l s od o e s n o tr e q u i r et h ea d d i t i o no fs t o i c h i o m e t r i ca m o u n to fb a s et oe f f b c tt h ec v c l i z a t i o n s t e p o n ep o ts y n t h e s i so ff u r a n sh a v ec o m et r u er e a l l y 。 t h i r d ， t h ep y r r o l e sa r eak i n do fi m p o n a n th e t e r o c y c l ec o m p o u n d sh a v i n g i m p o r t a n tu s ei nn e l d s s u c ha sm e d i c i n e ，f o o d ，n n ec h e m i c a l s ，m a c r o m o l e c u l a r m a t e r i a l i nt h er e c e n tr e p o r ta b o u tt h es y n t h e s i so fp y r r o l e sa nn e e dt h en o b l em e t a l a s c a t a l y s t i nt h i sp a p e r ，t h em u l t i s u b s t i t u t e dp y r r o l e sw e r e s y n t h e s i z e df r o m 2 - p r o p y n y l 一1 ，3 - d i c a r b o n y lc o m p o u n d sd e r i v a t i v e sr e a c tw i t ha m i n e sv i ai n c l 3 c a t a l y z e d t h i sm e t h o dp r o v i d e dg u a r a n t e et og e tp y r r o l e si nl a r g es c a l e f o r t h ，i n t r a m o l e c u l a rh y d r o a r y l a t i o ni saf - 0 r ma d d i t i o no fa r e n ec hb o n d s 硕十学位论文 a c r o s sm u l t i p i eb o n d si na ni n t r a m o l e c u l a rm a n n e r i nc o n t r a s tt ot h ei n t e r m o l e c u l a r v e r s i o n ，o n l ya h a n d f u lo f e x a m p l e sh a v e s u r f a c e dr e g a r d i n gt r a n s i t i o n m e t a l c a t a l y z e d i n t r a m 0 1 e c u l e r h y d r o a r y l a t i o n o fa l k e n e s i n t r a m 0 1 e c u l e r h y d r o a r y l a t i o np r o m o t e db ym i l da n de x c e l l e n tc a t a l y s t i sa l w a y st h eh o t s p o t s t u d y i n g i nt h i sp a p e r ，s e v e r a lc o m m o n ，c o m m e r c i a l l ya v a 订a b l ei n d i u ma n di r o n s a l t sw e r es c r e e n e da sc a t a l y s t s r e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ea n n u l a t e dp r o d u c tc o u l d b eo b t a i n e db yi n ( 0 t f ) 3c a t a l y z e di nd i c h l o r o e t h a n e ，i te s t a b l i s h e dab a s i sf o r a p p l i c a t i o no ft h i sr e a c t i o ni n1 a r g es c a l e f r o ma b o v e s t u d y ， o n es i d e e x t e n d i n gt h eb r e a d t h o fi n - c a t a l y s i s ， o t h e r s p r o v i d i n gt h en e wa n de x c e l l e n tm e t h o d sf b rt h es y n t h e s i so ff u r a n s ，p y r r o l e sa n d h e x a t o m i cr i n gc o m p o u n d s k e yw o r d s ：i n d i u ms a l t s ；c a t a l y z e ；f u r a n s ；p y r r o l e s ；h e x a t o m i cr i n gc o m p o u n d s ； p r o p a r g y l a t i o n ；s y n t h e s i s 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 冯勘擎 日期：加影f 堂月如日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：冯勋牧 导师签名。孑刁蜘 日期：矽毋年，月彤日 日期：少另年厂月形日 硕士学位论文 第1 章绪论 几十年来，a 族中的硼元素和铝元素及其衍生物在有机合成反应中得到了 广泛的应用。相比之下，对于铟及其化合物的研究和在有机合成中的应用，直到 最近十几年来才慢慢地引起人们的注意。 铟( i n ) ，原子量1 1 4 8 2 ，属于元素周期表中的第1 i i a 族，铟的外层电子排 布为4 d 1 0 5 s z 5 p 1 ，有+ 1 ，+ 2 ，+ 3 三种价态，其中+ 3 价最常见，三价铟在水溶液中 是稳定的。金属铟外观呈银白色，无毒，很软，易弯曲变形。在化学性质方面， 金属铟十分稳定，在室温下不被空气或氧气氧化，铟在水中亦十分稳定，而且能 抵御碱性条件的侵蚀。金属铟具有较低的第一电离势，仅为5 8e v ，比金属锌、 锡和镁都低，而与钠相近，所以铟能通过单电子转移过程促进有机反应的进行。 另外，铟在有机反应中表现出较低的亲杂性，反应底物中含有氧、氮的官能团可 以不受铟试剂的影响，所以它适合于作为c c 键形成反应的导向试剂。因此，金 属铟在有机合成中得到广泛应用。 金属铟最早应用于有机合成的例子是1 9 7 5 年，当时r i e k e 等【1 】通过金属钾还 原三氯化铟而生成高活性铟，并籍此来完成由铟介入的r e f o r m a t s k y 反应。而金 属铟真正在有机合成中的广泛应用却是近十几年的事，其中特别是在c h a n 和l i 等成功地将铟促进的各类反应在水相中完成后，金属铟在有机合成中的应用研究 得到了极大的关注【2 j 。最近，除金属铟外，作为路易斯酸的三价铟化合物由于具 有价格低廉，环境友好，立体选择性高等优点，其在有机合成中的应用正引起人 们越来越浓的兴趣，与此相关的研究工作也已成为有机合成方法学中的一大热 点。从近十几年的研究看，关于铟盐在有机合成中的应用主要集中在以下方面。 1 1 铟盐在有机合成中的应用 1 1 1c c 键的形成反应 1 1 1 1 羟醛缩合反应 传统的m u k a i y a m a 羟醛反应是一种形成c c 键的有效方法。多种路易斯酸可 以促进该类反应的进行，但是，反应需要在无水和非质子条件下进行。由于i n c l 3 在水中具有一定的稳定性，所以有关i n c l 3 促进下的水相m u k a i y a m a 羟醛缩合成为 研究的热点。 19 9 6 年，l o h 等【3 】首次研究了i n c l 3 应用于催化水相中的烯醇硅醚和醛的 m u k a i y a m a 反应。 p h 7 7 毫 r c h o h 2 0 甲s i m e 3i n c l 3 ( 2 0 ) 2 3 0 c 1 5 h o ho r 从p h k o b a y a s h i 等4 1 研究发现在纯水介质中无法得到预期的羟醛缩合产物。于是 报道了在少量表面活性剂的存在下，i n c l 3 可以催化水中的烯醇硅醚和醛的羟醛 反应。 黼争r v 卧 s d s ( o 2 e q ) ” l “。 h 2 0 r 1 。8 h s d s = s o d i u md o d y i s u i 亿t e j u a “s t i 等【5 1 对上述的两个小组的工作作了总结完善，通过研究一系列质子和 非质子溶剂中的反应情况，发现了最为理想的反应介质。同时对c e c l 3 和i n c l 3 这 两种路易斯酸的催化效果进行了对比，结果发现在同样反应条件下，i n c l 3 作催 化剂可以获得较高的非对映选择性。 p h 贮3 叩一r 犁卧 p h 少y + p h ! c h o 鬲丽币丽影丫下h m x 3 = i n c l 3 。r c e c l 3 ( s y na n da n a ) r u s s o w s k y 等1 6 】还报道了在i n c l 3 催化下芳醛亚胺类化合物与烯醇硅醚之间的 缩合反应，可以实现一步高产率的合成口羰基胺类化合物。 9 s i m e 3 ，p ho n h p h r 1 昭+ p h 且h 詈r ，x p h r 1 = p h r 2 = h ：r 1 = o c h 3 r 2 = m e l o h 等【7 1 又报道了i n c l 3 催化下乙醛酸( 酯) 与各类酮之间的缩合反应，可以 较高产率和选择性的合成a 羟基酸( 酯) 。 o r h 晋淤叫2 c 盼 9 9：1 ( s y n ：a n t i = 5 7 ：4 3 ) 1 1 1 2f r i e d e l c r a f t s 反应 f r i e d e l c r a f t s 反应是在l8 7 7 年由法国化学家f r i e d e l 和美国化学家c r a f t s 共同 发现的。是芳香族化合物最重要的反应类型之一，广泛应用于芳香化合物的烷基 硕十学位论文 占3 邯 舯) 2 桀艿邯s h 删2 岽鬻 甲 m i y a i 等0 1 报道了二甲基氯硅烷与i n c l 3 结合，可以发生催化还原型f r i e d e l m 唧c i h + r 彤+ a 州 o ( e x s s ) 5 m o i i n c l 3r 1 v r 2 沁 r 1 = p h ，4 - c l c 8 h 4 4 n c c 6 h 4 ，8 fa 正jr 2 = h m e ：a r = p h o i y l p 州i y i j p e r u m a l 等1 1 1 还报道了三价铟盐催化下吲哚类化合物的酰基化反应，并利用 该反应合成了一系列3 位酰基化的吲哚、双吲哚、吲哚喹啉类衍生物。 r ： r 1 i n c l 3 ( 2 0m 0 1 ) o r + a c 2 0 迎颦监! ! k ( e x 磊s s ) t i r 1 h 3 2 s h i r a k a w a 等【1 2 1 报道了在i n ( o t f ) 3 催化下芳烃与炔反应实现了芳烃的f r i e d e l c r a f t s 链烯基化反应。该反应环境友好，适用范围广，不仅适用于芳烃与端炔的 反应也适用与分子内炔的反应。 r ，一nr 3 囝 i n ( o t f ) 3 r 3 1 1 1 3d i e l s a l d e r 及杂原子参与的d i e l s a l d e r 反应 1 9 2 8 年发现的d i e l s a l d e r 反应一直是构筑6 元环化合物的最好方法之一，还 是高区域选择性和高立体选择性地合成碳环和杂环的重要工具，路易斯酸可以通 过与亲双烯体的配位提高反应的速率和选择性。 l o h 等【”】报道了i n c l 3 催化下环戊二烯和烯丙基化合物在水相中进行的d i e l s a l d e r 反应，该反应不仅收率高，而且具有很高的p 力如e 工d 选择性。并且，催化 铟盐催化下合成多取代呋喃、吡咯及六元环化合物的研究 剂可从水相中回收利用。 = 刁 x i n c l 3 ( 2 0m 0 1 ) h 2 0 x r e d d y 等1 4 1 研究了i n c l 3 促进下a ，不饱和缩醛( 酮) 作为亲二烯体的离子型 d a 反应。研究表明，i n c l 3 促进下的该类反应不仅收率高，而且阴洲甜d 比率也 相当好，同时，对比发现i n c l 3 是最合适的催化剂，其他较强的路易斯酸不能促 进该类反应的进行。 h + | i n c l 3 ( 2 0m 0 1 ) c h 3 c n 杂原子参与的d a 反应是一类重要的c c 键和碳杂原子键的形成反应，这类 反应是合成含氮及含氧六元杂环化合物的有效手段。 b a b u 等【1 5 1 报道了i n c l 3 催化下利用由3 吲哚甲醛与芳胺反应所得的亚胺与环 戊二烯反应，可以得到3 吲哚取代的喹啉类衍生物。 $ 0 2 p h 鹎卜 r 兰r 1 v 、r 2 i n c l 3 ( 2 0m o i ) c h 3 c n r t $ 0 2 p h 1 1 1 4 加成反应 在加成反应中，m i c h a e l 加成是一类重要的c c 链增长反应，在有机合成中有 着广泛的用途。l o h 等1 6 1 研究发现，催化量的i n c l 3 却可有效催化烯醇硅醚对 a ，卢不饱和酮或酯的m i c h a e l 加成反应。该反应具有催化剂的用量较少并且可以 回收利用、反应条件温和、不要求无水或非质子条件、化学选择性高等一系列的 优点。 o r 肛r 2 o t m s + r 3 以r i n c j 3 ( 2 0m o i ) r 凡v rr w r r 3 研究表明，许多含有吲哚和吡咯结构的化合物都具有较强的生理活性，因此， 关于吲哚和吡咯衍生物的合成方法研究，具有重要的意义。研究发现，在i n c l 3 催化下，吡咯或吲哚可以有效的与a ，声。不饱和酮发生m i c h a e l 加成反应，通过该反 婶d 丫i n h 硕士学位论文 应可以一步简便地合成3 位取代吲哚或2 位取代吡咯类化合物1 7 ，1 8 1 。 甲+ 1 r 篇茅b 1 r r = a r y i b e n z y i ，a n i s y i p i p e n ) n y i c j n n a m o y ia n dm e t h y i 除了a ，不饱和酮外，声硝基苯乙烯和亚苄基丙二腈类化合物，也可以发生 类似反应。 n c l 3 ( 1 0m 0 1 ) n 0 2 c h 2 c t - n 0 2 n a k a m u r a 等【1 9 1 报道了含活泼亚甲基的化合物与端炔的加成反应。该反应具 有以下特点：催化效率高( 转化数接近2 0 0 0 ) ，产品收率高、区域选择性较好， 反应无需溶剂，具有原子经济性，反应步骤简单适合放大生产。 r 1 八少o c 2 h 5 坠竖! ! 坠一r 1 冬0 0 c 2 h 5 r 2 1 0 黑o 影r 产 其反应的机理是，催化剂i n ( o t f ) 3 首先与含活泼亚甲基的二羰基化合物作用 形成烯醇式结构，然后端炔与烯醇式结构发生亲电加成反应。具体过程如下： n a k a m u r a 等2 0 1 还报道了在分子筛存在下，i n ( o t f ) 3 催化p 酮酸脂与乙炔发生 加成反应，较高产率的合成伍乙烯化酮脂。该反应在无溶剂条件下进行，具有原 子经济性。并且该反应使用的是焊接级别的乙炔气体，为乙炔气体在合成中的应 用提供了一种实用的方法。 99 i n ( o t d 3 ( 5m o i ) 。刨5 苎基；鲎鲎纽型 c 8 h 1 7 n os o i v e n t 1 0 0 h 2 5 1g ，9 0 a 舱rd i s t i a t i o n t s u c h i m o t o 等【2 1 1 报道了i n ( o t f ) 3 催化下杂环芳烃与炔的分子内双加成反应。 牿 钢盐催化下合成多取代呋喃、n 比咯及六元环化合物的研究 r 1 一n 醪r 。岽等 + + r 3 带 1 1 1 5 烯丙基化反应 烯丙基三甲基硅烷与羰基化合物间的烯丙基化反应( 即s a k u r a i - h o s o m i 反 应) 是形成c c 键的重要方法，该类反应需要l e w i s 酸做催化剂。与其它l e w i s 酸， 如铝盐、硼盐等相比，三价铟盐的l e w i s 酸性相对较弱，所以仅使用i n c l 3 并不 能直接实现s a k u r a i h o s o m i 反应。 b a b a 等2 2 】采用i n c l 3 与氯硅烷类化合物配合使用，增强了i n c l 3 的l e w i s 酸 性，可以有效的促进s a k u r a i h o s o m i 反应的进行。 o i n c l 3 + m e 3 s i c i 堡! 里! 丝2 c h 2 c 1 2 c i 研究表明，i n c l 3 与m e 3 s i c l 组成的体系可以有效地对底物中的羰基进行活 化，从而可以有效的促进反应的进行。 在上述催化体系的促进下，苯偶姻也可与烯丙基三甲基硅烷反应高选择性地 得到顺式二醇。 9 m e 3 cj ( 2 0m o i ) p h 洲簪 o h l e e 等【2 3 1 报道了烯丙基试剂与原位产生的3 叔丁基二甲基硅烷氧基2 烯基 硫化物的盐发生加成反应得到3 位取代的硅基烯醇醚，该反应可以在3 位引入烯 丙基，反应产物相当于m i c h a e l 加成产物。 。6 事 。 1 1 2c n 键的形成反应 o t b s o t b s 1 1 2 1 二氢嘧啶酮及其衍生物的合成 二氢嘧啶酮及其衍生物一般都具有生理活性，而且许多生物碱也含有二氢嘧 啶酮的结构。因此，该类化合物的合成具有重要的意义。该类化合物传统的合成 铲 硕十学位论文 方法是b i g i n e l l i 合成法，虽然合成方法简单，但产率偏低( 2 0 5 0 ) 。 r a n u 等【2 4 】用i n c l 3 促进这一三组分反应的进行，取得了较好的效果。与使用 质子酸作催化剂的经典b i g i n e l l i 反应相比，i n c l 3 的使用大大提高了反应收率。并 且，只需要催化量的i n c l 3 ( 1 0m 0 1 ) 即可促进该反应顺利进行。 oo r f j 上几r 2 + r 3 c h o + x h 2 n 儿n h 2 r ， x = o s 1 1 2 2 口氨基腈的合成 由于a 氨基腈是合成a 氨基酸的重要中间体，因此，在有机合成中a 氨基腈 类化合物的合成具有重要意义。传统s t r e c k e r 合成方法，需要大量的溶剂，并且 后处理较麻烦。r a n u 等【2 5 】报道了利用i n c l 3 促进下的羰基化合物、胺及氰化物的 三组分“一锅法”反应，合成了a 氨基腈类化合物。该方法具有操作简便、原料 价廉、适用范围广、收率高等优点。 。+ n 睾r ，牟怖： = o + r 2 n h 2 + k c n ! 旱：誊or 1 一一n h r 2 r 1 r 占n 1 1 2 3 喹啉环的合成 含喹啉环类化合物大多具有很好的生理活性，大量的天然产物和药物都具有 喹啉环结构。因此，喹啉及其衍生物的合成一直是有机和药物化学家的研究热点。 经典的喹啉合成方法是s k r a u p 法。然而，该反应需要在超过1 5 0 和大量硫酸存 在的条件下进行，反应通常很剧烈。最近，r a n u 等【2 6 】报道了一种在微波条件下， i n c l 3 催化胺和烷基烯基酮在硅胶表面发生反应合成喹啉的新方法，该方法具备 操作简便、原料价廉、适用范围广、产率较高等优点。 r 3 r q + r 1 r 3 毕r r 2 r 1 在上述反应过程中，微波加热代替传统的加热方法避免了烯酮聚合等副反应 发生。另外，该反应可在无溶剂条件下进行，消除了有机溶剂给环境带来的污染， 符合绿色化学要求。 1 1 2 4 四氢喹啉类衍生物的合成 四氢喹啉结构单元不仅是多种天然产物的组成部分，而且许多四氢喹啉类衍 生物本身还具有重要的生物活性。因此，研究该类化合物的合成方法具有重要的 铟盐催化下合成多取代呋喃、吡咯及六元环化合物的研究 意义。 l i 等【2 7 1 报道了由i n c l 3 催化下的芳胺与环状烯醇醚之间的串联反应来制备 四氢喹啉类衍生物的新方法。 r 6 + 警r 匕“r h l i 等【2 8 1 还研究发现，i n c l 3 催化下以相对较易得到的环状半缩醛与芳胺在 水中发生连锁反应也可以得到四氢喹啉类化合物。 n h 2 r 勘+ 2 c a t i n c l 3 i 面再- r o h + r h a n t i o h 1 1 2 5m a n n i c h 反应 羰基化合物和胺的三组分m a n n i c h 反应是形成c n 键和延长碳链的有效方 法。l o h 等【2 9 1 报道了i n c l 3 催化下在甲醇溶液中一锅法合成的m a n n i c h 反应，该 方法所得产物产率和非对映立体选择性都较高，并且，催化剂i n c l 3 可以循环重 复使用，催化剂的活性和立体选择性基本没有损失。 r 2 眦脚”x m e 苌篇r ，婴删3 u p t 0 9 8 d e l o h 等【3 0 1 还报道了i n c l 3 、i n ( o t f ) 3 促进下在离子液体中于室温下进行的不对 称m a n n i c h 反应。该反应在离子液体中完成，避免了化学溶剂产生的污染，符 合绿色化学的要求。 h ：x 啪+ r 员h + 垅s 譬c 敏汕 i n c l 3人k ，、 1 1 2 6p 烯胺酮或脂的合成 p - 烯胺酮或脂是合成杂环和具有生物活性化合物的重要中间体，许多天然产 物中也含有p - 烯胺酮的结构单元。因此，关于p 烯胺酮或脂的合成具有重要的意 义。 z h a n g 等3 1 1 报道了i n b r 3 促进下d 二羰基化合物和胺在室温下反应较高产率 硕十学位论文 的合成p 一烯胺酮或脂。该反应具有反应时间短，操作方便，无需溶剂，环境友好 等特点，适合大规模的合成p - 烯胺酮或脂。 oo r 1 一l l 、r 3 + h 2 n r 4 r 2 i n b r 3 i v e n t f r 酞n ho r ，人少r 3 1 1 2 7 吲哚衍生物的合成 多取代吲哚衍生物是许多天然产物和生物活性物质的基本结构骨架，因此， 关于多取代吲哚衍生物的合成一直是有机化学、药物化学研究的热点。在所有的 合成方法中，p d 、c u 以及其他金属和碱促进下2 炔基胺的环化是一个比较方便 的方法。但是，该类方法仍然存在一定的缺点，例如，在氮原子上存在拉电子基 团，需要大量的催化剂，反应底物对强碱敏感受到了一定的限制。 s a k a i 等【3 2 】报道了i n b r 3 催化下2 炔基胺的分子内环化生成多取代的吲哚化 合物。该方法只需要催化量的i n b r 3 ，反应产率高，适应范围广。该反应可以实 现一锅法合成氨基酸的母体。 r r r 3 1 1 3c 0 键的形成反应 i n b r 3 ( 0 0 5e q ) t o i u e n e r e 伺u x 三伞一 r 3 1 1 3 1 四氢吡喃类化合物的合成 四氢吡喃环广泛存在于许多具有生理活性的天然产物中，因此，关于四氢吡 喃类化合物的合成具有重要的意义。在许多合成方法中，p r i n s 环化为四氢吡喃 环的构建提供了一种万能方法。但是，许多报道的方法都有很多限制。例如，底 物适应范围的限制，利用间接方法形成的氧锚不能进行分离，需要化学计量的 l e w i s 酸催化剂，起始物高烯丙醇的差向异构导致了高烯丙醇和醛之间的转化等。 l o h 等【3 3 】报道了使用甲硅烷基添加剂抑制差向异构作用的p r i n s 环化反应， 该方法是合成天然产物中四氢吡喃主链的实用的方法。该方法克服了底物适应范 围的限制和在p r i n s 环化中存在的差向异构问题。 x + 冒坚狃辽坠 r 1 c h 2 c 1 2 0 x = c i ，b r ，i r 1 钢盐催化下合成多取代呋喃、吡咯及六元环化合物的研究 o h o 3 s t a d e - - - - - - - - - = = = = o m eh o x ( ) c e n t m i o b i n e y i e i d o 垤r 3s 怕p s 8 4 1 1 3 2 二氢吡喃类化合物的合成 二氢吡喃不仅是许多天然产物的结构单元，而且这种结构本身由于在环内带 有一个碳碳双键而可以进行进一步的转化合成多取代的衍生物。所以，在吡喃 化合物中，二氢吡喃结构的合成受到人们的普遍关注。 d o b b s 等【3 4 1 报道了一种在i n c l 3 催化下由4 三甲基硅基3 丁烯1 醇与醛反应 以较高产率、立体选择性的合成二氢吡喃类化合物的新方法。 o 一+ r 皿h 岽q r 通过进一步研究，他们还发现环氧化物也能用于二氢吡喃的合成，并且具有 很好的立体选择性。 r i 八o h + t m s景工k 卧 - - - - - - - - - - - li c h 2 c 1 2 酽入o p v m r = h 7 4 r = m e 。7 5 1 1 3 3 偕二羧酸酯的生成 由于偕二羧酸酯在中性和碱性条件具有很好的稳定性，因此，在有机合成中 该类化合物常作为羰基的保护基团。y a d o v 等3 5 1 报道了催化量的i n c l 3 可以有效 地促进醛羰基与乙酸酐之间的缩合反应，并生成相应的偕二羧酸酯，催化剂可以 回收利用。 剃o + 蛔o 畿刚c 叫2 1 1 3 4 苷类衍生物的合成 b a b u 等【3 6 1 报道了i n c l 3 促进下三d 乙酰基d 葡萄烯糖与各类醇和酚之间 可以在室温下发生的缩合反应，该反应产率高、反应时间短、并且具有较好的异 构化选择性。利用这一反应可以合成一系列烷基或芳基取代的2 ，3 一不饱和吡喃葡 糖苷。 a c = 一异一c h 3 o i n c l 3 ( 2 0m o i ) + 艮洲_ 蕞石i 尹 r = a r k y i ，a r y l ( 6 2 - 9 0 ) m u k h e r j e e 等1 3 7 1 还报道了在i n c l 3 的促进作用下，糖基卤化物与各类醇发生 缩合反应，可以立体选择性的生成相应的苷类衍生物。 + p h c h 2 0 h ! ! 垫塑：曼塑2 c h 2 c 1 2 p 心 繇，o c h 2 p h 1 1 3 5 香豆素的合成 研究发现，许多天然产物中含有香豆素的结构，因此，有关香豆素及其衍生 物的合成引起有机化学和药物化学家的普遍关注。在传统的制备方法中，需用过 量的硫酸、五氧化二磷或三氟乙酸等促进下进行，往往会导致一些副反应的发生。 b o s e 等【那j 发现用催化量的的i n c l 3 即可有效地促进p e c h m a n n 反应的进行，并 通过该反应以较高的产率合成了一系列香豆素类衍生物。 r 囝+ r 咱型业 o 1 1 3 6 手性呋喃二醇的合成 呋喃环系是许多天然产物的基本结构骨架。单糖在酸性条件下可以生成具有 光学活性的呋喃二醇，它可以作为有机合成中潜在的结构单元。最初的研究表明 此转化需要在浓硫酸中添加有毒的汞盐催化下完成。b a l a s u b r a m a n i a n 等【3 9 】研究 发现，i n c l 3 3 h 2 0 在室温下就可以将未保护的d 己烯糖转化为手性呋喃二醇。该 方法操作简单，克服了以往合成方法的缺点。 篙器孚r 。hc h 3 c n ，2 5 h r t u 、 u 几 o h 1 1 4c s 键的形成反应 将醛转变为相应的二硫代缩醛或1 ，3 二噻烷是保护羰基的一种有效方法，二 硫代缩醛常由硫醇和相应的醛制备，反应需要使用l e w i s 酸作反应的催化剂，如 锂盐、锌盐等，但这些催化剂缺乏选择性。 y a d a v 等【4 0 】研究发现，在c h 2 c 1 2 溶剂中，i n c l 3 催化下可以使某些醛、酮与 硫醇反应选择性地转换成相应的二硫缩醛和l ，3 二噻烷。 钢盐催化下合成多取代呋喃、吡咯及六元环化合物的研究 法。 o r 1 一工l 、r 2 + r s h i n c l 3 c h 2 c 1 r t r s 、，s r r r 2 r a u n 等【4 1 1 还报道了在i n c l 3 促进下直接由氧代缩醛向二硫代缩醛转换的方 p h 勰+ h s c h 2 c h 2 s h黜争p h 付 c i c h 2 c h 2 c i 。” 。 1 1 5c p 键的形成反应 i n c l 3 催化下c p 键的形成反应，主要体现在a 氨基膦酸的合成方面。由于a 氨基膦酸可以作为肽类似物、酶抑制剂、抗体和潜在药物，因此a 氨基膦酸的合 成越来越引起了人们的重视，涌现出众多的合成方法。其中，在酸或碱的催化下， 膦对亚胺的加成是最简便的合成方法。但由于在亚胺形成过程中，胺和水的存在 会导致路易斯酸的分解和失活，该方法不能实现从羰基化合物、胺和二烷基膦到 a 氨基膦酸的原位合成。 由于i n c l 3 在水中特殊的稳定性，r a n u 等【4 2 1 报道了采用i n c l 3 作催化剂，可 以原位高效地生成口氨基膦酸。该方法操作简单，不需要引发剂，适用范围广， 可以使各种羰基化合物较高产率地转化为相应的a 氨基膦酸。 r 2 n k 州呲+ 一即2 睾吾缎3 1 1 6c x ( x = c l ，b r ，i ) 键的形成反应 由羰基化合物转化为相应的烷基卤化物通常需要在严格的条件下，经过还 原、卤化等多步反应完成。最近，b a b a 等4 3 】报道了i n ( o h ) 3 催化下，利用h s i m e 2 c l 作用，经脱氧、卤化把羰基化合物直接转化为有机卤化物。 i n ( o h ) 3 ( 5m o i )早 1 面矿闪- c 4 h 竹h