（有机化学专业论文）金催化的吲哚与炔烃的烷基化反应初探.pdf

硕士学位论文 m a s t e r s t h e s i s 中文摘要 f r i e d e l - c r a f t s 反应是有机合成中形成c c 键的重要反应之一。近年来，1 3 吲哚 衍生物因其具有高度的生物活性和作为天然产物的结构单元而成为化学家们研究 的热点之一。因此，发展新的、高效的、商选择性的方法合成b 吲哚衍生物吸引了 广大化学工作者的广泛兴趣。虽然过渡金属催化的吲哚的反应有许多文献报道，但 有关金及其配合物催化的反应则相对较少。本论文初步探讨了金( a m 灌化下吲哚和 炔烃的f r i e d e l c r a f t s 烷基化反应，具体研究了一价金配合物催化吲哚和炔烃的烷基 化反应，高产率地制备了一系列双取代1 3 一吲哚烷基化衍生物。通过研究共催化剂、 溶剂等对此反应的影响，最终选定等摩尔量的氯化三苯基膦金( i ) 和高氯酸银作为 催化剂体系，以乙腈为溶剂，在氨气保护下室温合成了八种双取代b 吲哚衍生物。 这些化合物的结构都经过了核磁共振光谱表征和确证。 生物 关键词：烷基化反应，过渡金属金( i ) 催化，吲哚，炔烃，b 一吲哚烷基化衍 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s a b s t r a c t t h ea l k y l a t i o nr e a c t i o ni so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tc - cb o n df o r m i n gr e a c t i o n si n o r g a n i cc h e m i s t r y r e c e n t l y ，t h es y n t h e s i so f1 3 一i n d o l ed e r i v a t i v e sh a sr e c e i v e dm u c h a t t e n t i o nd u et ot h e i ri m p o r t a n tb i o l o g i c a la c t i v i t i e sa n dk e yr o l e sa sv e r s a t i l eb u i l d i n g b e c k si nt h es y n t h e s i so fn a t u r a lp r o d u c t s t h e r e f o r e ，av a r i e t yo fm e t h o d sh a v eb e e n r e p o r t e df o rt h ep r e p a r a t i o no ft h i sk i n do fc o m p o u n d s t h ed e v e l o p m e n to f 且e nm o r e e f f i c i e n t ，m o r es e l e c t i v es y n t h e t i cm e t h o d so f1 3 一i n d o l ed e r i v a t i v e sc o n t i n u e st or e c e i v e c o n s i d e r a b l ea t t e n t i o nf o ro r g a n i cc h e m i s t s a l t h o u g ht h e r ea r em a n yp u b l i c a t i o n so n t r a n s i t i o n - m e t a l - c a t a l y z e ds y n t h e s i s o fi n d o l e d e r i v a t i v e s ，o n l y f e wr e p o r t so n g o l d - c a t a l y z e dr e a c t i o n so fi n d o l e s h a sb e e np u b l i s h e d i nt h i sc o n t e x t ，w es t u d i e dg o l d ( d c a t a l y z e df r i e d e l c r a f t sa l k y l a t i o n so fi n d o l e sw i t ha l k y n e s w h i c hr e s u l t e di nb i n d o l e d e r i v a t i v e si nh i g hy i e l d s t h ee f f e c t so fc o c a t a l y s t sa n ds o l v e n t so nt h i sr e a c t i o n sh a v e b e e ne x a m i n e d as e r i e so f1 8 一i n d o l ed e r i v a t i v e sw e r es y n t h e s i z e du n d e rt h en i t r o g e n a t m o s p h e r e ，w i t ht h eu s eo fp h 3 p a u c i - a g c l 0 4a st h ec a t a l y s ta n da c e t o n l t r i l ea st h e s o l v e n t a l lt a r g e tc o m p o u n d sw e r ec h a r a c t e r i z e db y1 h n m ra n d ”c n m r k e y w o r d s ：a l k y l a t i o nr e a c t i o n s ，g o l d ( i ) c a t a l y s i s ，i n d o l e ，a l k y n e s ，1 3 一i n d o l e d e r i v a f i v e s 硕士擘垃论文 m a s t e r st h e s ! s y1 0 12 6 6 1 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：i 巍丑 日期：2 竹阵f | 月】d 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，即：学校有权 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。本人授权华中师范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。 作者签名：j 翔 日期：2 时埠t f 月? d 日 导师签名态凝 日期：2 砧年，月2 口日 本人已经认真阅读“c a l l s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。匝垂监塞堡童后进卮! 旦坐生! 旦二生i 旦三生筮查! 作者签名：善翔 日期：2 一；年j 1 月z 口日 导师签名： 文张 日期： 2 ，5 年月) d 日 硕士学住论文 m a s t e r st h e s i s 1 1 金催化的历史回顾 1 1 1 金( a u ) 的简介 第一章绪论 黄金至少在公元5 0 0 0 年前就被人们发现了。在门捷列夫周期表中，金排第7 9 位，其原子核周围有7 9 个带负电荷的电子。它与铜、银是同族元素。金的化学性质 十分稳定，与大多数化学元素都不起反应，在空气中长期暴露也不会改变颜色或减 弱其光泽。近年来，金的配合物受到了广泛的关注0 1 。经研究表明，三苯基膦等电 子给予体与金相配合形成的配合物具有高的催化性能。1 ，现已逐步应用于有机合成。 金有两种稳定的氧化态a u ( i ) 和a u ( ) ，通常以a u x ；一、k u x 。( i i i ) 和 l k u ( i ) 的配合物存在。其主要的功效是活化c c 重键，也可以作为亲电试剂进攻 c - n 、c - 0 和c - s 重键。自2 0 0 4 年以来，金配合物作为催化剂在有机合成中得到了 一定的应用。目前相关文献报道大约有一百多篇。 1 1 2 金及其盐在有机合成中的应用 1 1 2 1 金催化下c _ c 和c - x ( x = o ，s ，n ) 键的构建 早在1 9 7 4 年，t a m a k i 等。1 人就报道了用t u ( i ) k 作催化剂构建c - c 键的反应。 r m +r x m = k i ，m g x ，e t c 他们认为其反应机理为： r m + a u i x _ + r - a u l + m ) ( r - a u i + r 1 - x - 一r r l + a u l x e t c 首次使用a u ( i i i ) 可以追溯到2 0 年前，i t o 小组“1 报道了从醛出发合成五元 杂环化合物的方法。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s a u ( o - h e x n c ) 2 + b f 一。i m 0 1 c n c h 2 c o o m e ，c h 2 c 1 2 ，2 5 0 co 夕“ t r a n s 一5 ，删。 + 踢 c 1 s 一3 此后，g a s p a r r i n i 。实现了三价金催化的两分子苯乙炔与硝酸的反应，反应产 物的收率达到4 0 。 o p h g 三c h + i n 0 3型埝盹 - - +- ；，u h y i e l d ：4 0 2 0 0 0 年，德国科学家h a sh i i l i 【6 】等人从双炔酮或其同分异构体联二烯炔酮在a u c l 。 催化作用下得到关环产物。产率达到5 5 。 l 2 m o l a u c l 3 + m e c n 2 0 0 c z 2 0 0 3 年由加拿大的李朝军小组“用金作催化剂在水相中实现了醛、炔和胺发生 的高效的三组分交叉反应，产率可以高达9 9 。 r 2 c h o + r 2 n h + r l 量兰! ：! 坚 h 2 0 r l 在最近的文献报道中由c h e 和其工作小组“1 利用手性醇与金的配合物可以发生 类似的三组分反应而得到对映纯的含氮杂环化合物。 。，且h + 铲n 3 一hh 2 0 ，n 2 ，4 0 0 c 2 4 h 1 1 2 2 金催化下吲哚与c = c 、c = o 及c = s 键的亲电加成反应 厂弋n o n 入r 2 n t 太r 。 岱譬 硕士学位论文 m a s t e r l st h e s i s 2 0 0 6 年由n a i r 小组m 报道了三价金催化的含杂原子化合物。如吲哚对c = c 、c = o 键的亲电加成，反应产率可以达到1 7 一9 4 少j h 船 1 1 2 3 金催化的吲哚衍生物的合成 此p b h r c a d i d , 组在2 0 0 5 年通过金催化的分子内胺与炔烃加成反应合成了一 系列的取代吲哚衍生物。 1 鼍 瞬一 r l n 鳘。髻1 o r 2 = h ，p h ，c 0 2 e t ；n = l ，2 ；r 1 = h ，a l k y l ，a r y l ，a u y l 从文献报道我们可知，金及其配合物在有机合成中已有一定的应用 1 2 j 。归纳起 来目前主要有：( 1 ) 构建c - c 、c - x ( x - n ，0 ，s ) 键；( 2 ) 可以促进c = c 及c - - 0 键 的亲电加成反应；( 3 ) 应用于吲哚及其衍生物的合成。 1 2 吲哚与不饱和化合物反应的研究简介 1 2 1 背景简介 吲哚是一种重要的杂环类精细化工原料和有机合成中间体。在医药、农药、香 3 硕士学位论文 m a $ t e r st h e s i s 料、食品饲料添加剂和染料等方面有着广泛的应用。在自然界，含吲哚环系的生物 碱尤为重要，从1 9 8 3 年以来，已发现了3 5 0 0 多种，其中许多都具有重要的生物活 性，如麦角碱、马钱子碱、利血平等均含有吲哚环。由于吲哚类生物碱的独特结构 及高度的生物活性“，多少年来吸引着一代又一代的化学工作者对其结构进行修饰 和仿生全合成“”的研究。在众多的吲哚衍生物中，3 一取代的吲哚“”是最为引人瞩目 的类，它们是合成许多生物活性化合物和天然产物的重要结构单元。所以发展新 的、高效的、高选择性的方法合成3 一取代的吲哚的方法具有重要的意义。自上世纪 五十年代以来，就有各种各样的方法被报道用于这类化合物的制备，其中f r i e d e l c r a f t s 烷基化反应因其高度的原子经济性和区域选择性被广泛地用于许多天然生 物碱，包括吲哚类化合物的合成。 1 2 2 吲哚与不饱和化合物的反应 五十多年来，根据对该类化合物的合成研究，按催化剂的类别归纳起来有以下 几种情况： 1 2 2 1 质子酸催化 1 9 5 7 年，s z m u s z k o v i c z o ”首次报道了用醋酸醋酸酐催化吲哚和甲基乙烯基酮 的反应来合成0 一吲哚酮。用于该反应的底物有一定局限性且反应条件要求严格。 尽管反应效果不是很理想，却奠定了吲哚和烯酮共轭加成反应研究的基础。 0 + 妓等 h y i e l d ：7 5 1 2 2 2 路易斯酸催化 2 0 0 4 年，上海有机所的施敏o ”报道了吲哚和，b 一不饱和酮的反应通过i ，4 一 加成，l ，2 一加成和脱水过程产生个含三个吲哚单元的产物。这是首例吲哚发生烷 基化时得到含b ，p ，b 一三吲哚衍生物的反应，但产率不高。 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s h + 0 0 y b ( 0 t f ) 3 ( s m 0 1 ) r t ，2 0 h o 上 3 0e q u i v 1 0e q u i v 3 0 2 5 i n c l 3 1 8 和i n b r 3 t g 也能有效地催化吲哚和烯酮的加成。 哪。+ r 从 喀 2 0 0 5 年，k a w a t s u r a 。1 报道了将s c ( 0 t f ) 3 。“和h f ( 0 t f ) 啪1 用作该类反应的催化 剂，显示出了相当高的活性。反应需要的时间较短，而且降低催化剂的用量也能得 到较好的效果。 1 。2 2 。3 吲哚的不对称反应 手性是自然界普遍存在的现象，许多化合物如氨基酸、糖、核酸等均为手性分 子。许多药物、食品添加剂、昆虫信息素等也都是手性化合物。因此，合成手性吲 哚衍生物是对从事手性研究化学工作者的一个挑战。 2 0 0 6 年，我f f j 4 , 组实现了有机催化剂的吲哚和a ，b 一不饱和酮的1 ，4 一加成 反应，该反应操作简单，效果十分明显，得到高产率的b 一吲哚酮的反应。通过使 用m a c m i l l a n 手性咪唑啉酮催化剂，我们初步尝试了吲哚与n ，b 一不饱和酮不对称 烷基化，尽管反应收率较高，但e e 2 8 。 5 硕士学住论文 m a s t e r st h e s i s o r 2 姒 c a t h x 1 0 4 r 1 2 3 4 吲哚与醛、酮的反应 2 0 0 3 年，b a n d g a r 。”小组报道了第一个碘催化下的烷基化反应可以得到b ，b 一 双吲哚烷基化衍生物。主要是用吲哚和醛( 或酮) 在碘催化下制各的b ，b 一双吲 哚衍生物。 四+ r 。儿0 萨兰 h 1 2 3 5 金催化吲哚的烷基化反应 最近，用金作催化剂的吲哚烷基化反应成为过渡金属催化的另一个热点。2 0 0 5 年，l i 嘲实现了h u ( i i i ) 催化下杂环化合物对缺电子的共轭烯烃和炔烃的加成反 应，产率很高。 5 a u c l a r c h a c n x = 0 ，n h ，n r 4 r t 2 矿剖少r 2 x 同时也报道了吲哚与炔酸酯的烷基化反应，得到双取代产物，3 ，3 一双- ( t 一甲基 一1 氢一吲哚基) 一丙酸乙酯。 + 一c o o e t 羔 7 4 最近，n a ir 小组。1 也报道了在h u ( 1 1 1 ) 催化下，吲哚与a ，6 一不饱和醛反应 6 呷 硕士学住论文 m a s t e r s t i i e s i s 可高产率的得到b ，b ，1 3 一三吲哚衍生物。 四+从。等等h 0 1 。，n - j 综上所述，金在不对称催化吲哚和a ，b 一不饱和化合物的加成反应中也有了 一定的研究，并且它仍然会是今后研究的一个热点。由于双吲哚衍生物具有抗癌活 性而受到普遍关注。因此用金催化吲哚和炔烃合成b ，b 一双吲哚烷基化衍生物 是极具研究和开发潜力的。 1 3 课题提出和设计 1 3 1 课题的提出 吲哚是许多药物和生物活性化合物的结构单元。特别是3 一取代的吲哚显示出重 要的生物活性，是许多复杂天然物的关键中间体。在过去五多十年里，人们报道了 一些制各吲哚衍生物的方法。而用金( a u ) 催化是最近发展起来的一个新的领域。 在总结过去文献和结合本课题组的研究工作的基础上，我们拟选用金( i ) 配合物 作为催化剂，研究吲哚和炔烃的烷基化反应，合成一系列b ，b 一双吲哚烷基化衍 生物。我们进行的工作重点是探讨催化剂，溶剂等对反应的影响，探讨吲哚和炔烃 的烷基化反应的最佳条件。为今后的进一步研究金的应用提供一定的工作基础。 1 3 2 课题的设计 + r 一世 尝试的催化体系为：a u ( i ) 和k u ( 1 1 1 ) 配合物各种a g 盐。 7 r l 硕士学位论文 m a s t e r st 1 4 e s i s 参考文献 【1 】( a ) t a n g , s s ；c h a n g , c p ；l n i j b ；l i o u ，ls ；w a n g ，j c i n o r g c h e m 1 9 9 7 ，3 6 ；2 2 9 4 ( b ) p y y k k o ，p c h e m r e v 1 9 8 8 ，8 8 ：5 6 3 ( c ) i r w i n ，m j ；v i t t a l ，j j ； p u o l d e p h a t t ，r j o r g a n o m e t a l l i c s 1 9 9 7 ，1 6 ：3 5 4 1 ( d ) h s i u ，yc ；w b i ，l ；y a n q i n ，l ； m i c h a e l ，c w ：c ：c h e ，c m ；c h e t m g , k k ；z h u ，n y 上a 肌c h e l l 1 s o c 2 0 0 2 ，1 2 4 ： 1 4 6 9 6 ( e ) i r w i n ，m j ；j i a ，g ；p a y n e ，n g ；p u d d e p h a t t ，r j o r g a n o m e t a l l i c s 1 9 9 6 ，1 5 ： 5 1 f ( a u ) j i a , g ；p u d d e p h a t t ，r j ；s c o t t ，j d ；t t a l ，j j o r g a n o m e t a l l i c s 1 9 9 3 ，1 2 ： 3 5 6 5 ( g ) y a m ，vw w ；c h o i ，s w ；c h e u n g , i co r g a n o m e t a l l i c s 1 9 9 6 ，1 5 ：1 7 3 4 。 ( h ) c h e ，c m ；c h a o ，h y ；v m c c n t ，m m ；l i ，yo ；c h e u n g , kk 上a m c h e m 勋o 2 0 0 1 ，1 2 3 ：4 9 8 5 ( i ) h ，w _ ；x i a n g , h f ；z h u ，n ；c h e ，cm o r g a n o m e t a l l i c s 2 0 0 2 ，2 1 ： 2 3 4 3 【2 】j n o ，y u q i u ls u n , q i a n g f a n , d ta c t ap h y s - c h i m s i n 2 0 0 6 ，1 0 ： 1 1 9 6 1 3 1k t a m a k i j a i n , c h e m s o c 1 9 7 4 9 6 6 1 4 1 f 4 1y o s h i b i k oi t o 。五a 耽c h e m s o c1 9 8 6 ，1 0 8 ，6 4 0 5 f 5 1f r a n c e s c og a s p a r f i n i ，a 巩c h 删s o c 1 9 9 3 ，1 1 5 ，4 4 0 1 6 】( a ) a s t e p h e n i ch a s h m i za 胜c h e r 1 s o c 2 0 0 0 ，1 2 2 ，1 1 5 5 3 c o ) a s t e p h e n kh a s h i m a n g e w 劬e 肌i n t 脱2 0 0 5 ，4 4 ，6 9 9 0 ( c ) as t e p h e nk h a s h m i e t c a d r s y n t kc a m l 2 6 ，3 4 8 ，7 0 9 7 1c ! h u n m e iw e ia n dc h a o - j u nl i 上a m c h 吼s o c 2 0 0 3 ，1 2 5 ，9 5 8 4 1 8 1c h e ，c m o r g l e t t 2 0 0 6 , 8 ，1 5 2 9 9 lv n a i re ta 1 t e t r a h e d r o n l e t t 4 7 ，2 0 0 6 ， 2 8 7 1 i 1 0 1a r e a d i e t c j - o g r c h e m 2 0 0 5 ，7 0 ，2 2 6 5 f 1l1r o b l e s - m a c h i n ，r ；c a r r e t e r o ，j c 上o r g c h e r a 2 0 0 6 ，7 1 ，5 0 2 3 【1 2 】( a ) m a , s m ；y u ，s c ；g u ，z h i a n g e w c h e m i n t 砒2 6 ，4 5 ，2 0 0 c o ) n a o k on i s h i n a ，y o s h i n o r iy a m a m o t o ，a n g e w c h e m i n t e d 2 0 0 6 ，4 5 ，3 3 1 4 ( c ) k e n n e g y - s m i t h ，j j ；a 1 v a r e z ，s j a m c h e m , s o c 2 0 0 4 ，1 2 6 ，4 5 2 6 ( d ) s h i ，z ；h e c ，a m c h e m s o c 2 0 0 4 ，1 2 6 ，5 9 6 4 ( e ) y a o ，x ；l i ，c - j 上a i n c h e m s o c 2 0 0 4 ，1 2 6 ， 6 8 8 4 ( f ) s h e r r y ，b d ；t o s t e ，f d 上a m c h e m s o c 2 0 0 4 ，1 2 6 ，1 5 9 7 8 ( 曲z h a n g ，l ； k o z m i n ，s a 上a m c h e n s o c 2 0 0 5 ，1 2 7 ，6 9 6 2 ( h ) y a n g ，c - g ；h e e ，c j a m c h e m s o c 2 0 0 5 ，1 2 7 ，6 9 6 6 ( i ) a n t o n i o t t i ，s ；g e n i n ，e ；m i c h e l e t ，v ；g e n e t ，j - p 上 a m c h 删s o c 2 0 0 5 ，1 2 7 ，9 9 7 6 me i i c h k om i z u s h i m a ，k a z u h i k os a t o ，t e m y u k i h a y a s h i ，m a s a t ot a n a k a a n g e w c h e m i n t 酗2 0 0 2 ，4 1 ，4 5 6 3 ( k ) x i a o q i n g h a r t ， r o s s a a n g e w c h 帆i n t 尉2 0 0 6 ，4 5 ，1 7 4 7 ( 1 ) i t a r un a k a m u r a ，t a k u m as a t o ， y o s h i n o r iy a m a m o t o a n g e w c h e m i n t 酗2 0 0 6 ，4 5 ，4 4 7 3 恤) c r i s t i n a n i e t o o b e r h u b e r ，m p a z m u n o z 。e t c c h e m e u r 上2 0 0 6 ，1 2 ，1 6 7 7 ( 吣k r i s t i n m e r t i n s ，i r i n al o v e l ，j e t t e k i s c h e l e t e a d v s y n t h c a t a l2 0 0 6 ，3 4 8 ，6 9 1 ( o ) z h a n g l ； 8 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s w a n g s ；上a m c h e m s o c 2 0 0 6 ，1 2 8 ，1 4 4 2 o ) z h a n g j ；y a n g ，c - g ；h e ，c za m c h e m s o c 2 0 0 6 ，1 2 8 ，1 7 9 8 ( q ) b u z a s a ；g a g o s z ，f o r g 工e f f 2 0 0 6 ，8 ，5 1 5 。( r ) x i n g ， d ；g u a n b ；c a i g ；f a g z ；e t c o r g l e t t 2 0 0 6 ，8 ，6 9 3 【1 3 】p e h a r r i n g t o n ；m a k e r r s y n l e t t 1 9 9 6 ，1 0 4 7 【1 4 】( a ) b r o w n ，r t j i n d i a n c h e m s o c 2 0 0 0 ，7 7 ，6 0 9 仰九k l a p a r s ，】c ； a n t i l l a , x h u a n g a n ds lb u c h w a l d za m c h e m s o c 2 0 0 1 ，1 2 3 ，7 7 2 7 ( c ) ga g r a s a ；m s c i u ；j h u a n g ；s p n o l a n 上o r g c h e m 2 0 0 1 ，6 6 ，7 7 2 9 ( d ) b s e z e n a n dd s a m e s 上a m c h e m s o c 2 咖b ，1 2 5 ，1 0 5 8 0 1 1 5 】乙ez h a n ；r ey a n g ；kl a n g t e t r a h e d r o n 上眦2 0 0 5 ，4 6 ，3 8 5 9 f 1 6 】j s z r a u s z k o v i c z 上a m c h e m s o c 1 9 5 7 ，7 9 ，2 8 1 9 【1 7 】m s h i ；s c c u i ；q j l i 乃加 咖口巩2 0 0 4 ，6 0 ，6 6 7 9 【1 8 】( a ) f u k u z a w a , s i i n l e w sa c i d r e a g e n t s ；y a m a m o t o ，h ，e d ；o x f o r d u n i v e r s i t yp r e s s ：o x f o r d 1 9 9 9 ，1 8 5 c o ) k o b a y a s h i ，s i n l e w i sa c i d so r g a n i c s y n t h e s i s v 0 1 2 ；y a m a m o t o 。he d ；w i l e y - v c h ：w c i n h e i m ，2 0 0 0 ，8 8 3 【1 9 】( a ) k a m ，t s i na l k a l o i d s ，c h e m i c a la n db i o l o g i c a lp e r s p e c t i v e s ；p e l l e t i e r , s w e d ；p e r g a m o n ：a m s t e r d a m 1 9 9 9 ；v 0 1 4 嘞i r i c ，t ；k u b u s h i r s ，砭；s u z u k i ，i l ； t s u k a z a k i ，k ；u m e z a w a ，k ；n o z a w a , s a n f i c a n c e rr e s 1 9 9 9 ，3 1 ，3 0 6 1 ( dg a r b e ， t r ；k o b a y a s h i ，m ；s h i m i z u ，n ；做c s u c ，n ；o z a w a , m ；y u k a w a , h 上n a t 删 2 伽岫，6 3 ，5 9 6 【2 0 1m k a w a t s u r a ；s a b u r a t a n i ；j u e n i s h i s y n l e t t 2 0 0 5 ，2 4 9 2 【2 1 】( a ) a v r e d d y ；i 己r a v i n d e r ；t v e n k a t e s h w a r g o u d ；p k r i s h n a i a h ；t v r a j u ；yv e n k a t c s w a r l u t e t r a h e d r o n l e t t 2 0 0 3 ，4 4 ，6 2 5 7 ( b ) m m a l a m ；r v a r a l a ； s r a d a p a t e t r a h e d r w tl e t t 2 0 0 3 ，4 4 ，5 1 1 5 ， 【2 2 】aa r c a d i ；qb i a n c h i ；m c h i a r i n i ；em a r i n e l l i s y n l e t t 2 0 0 4 ，9 4 4 【2 3 】d p i a ；w j x i a o ；c h e m c o m m u n 2 0 0 6 ，( 7 ) ，7 9 9 【2 4 】b p b a n d g a ra n dk a s h a i k h t e f r a h e d r o n l e t t 4 4 ，2 0 0 3 ，1 9 5 9 【2 5 】z i g a n g ，i a ，z h a n gj i e ，s h i ，c h u a n ，h e j o r g a n o m e t a l l i cc h e m 6 9 0 ，2 0 0 5 ， 5 0 4 9 【2 6 】s m m a ；s c y u o r g 工眦2 0 0 5 ，7 ，5 0 6 3 9 硕士学位论文 m a s t e r l s t h e s t s 第二章金催化吲哚与炔烃的烷基化反应 2 i 底物肛烷基吲哚的合成 胪烷基吲哚是许多天然产物或药物的基本结构单元“1 ，本文中我们将使用取代 吲哚及舻烷基吲哚做原料来研究它与各种炔烃的烷基化反应。文献中关于舻取代 吲哚的合成方法较多，归纳起来主要有以下几种： 1 最常见的方法是使用各种强碱产生吲哚阴离子，再与烷基卤化物发生亲核取 代反应得到肛烷基吲哚。常用的强碱主要是k n h 2 ”1 、n a n h ：“1 、k o h “、n a h ”、n a o h 瑚、 b u l l ”3 等，反应需在严格的无水条件下进行。 2 烷基化试剂除了烷基卤化物，还可以是硫酸二甲酯”1 ，碳酸二甲酯“1 ，草酸 二甲酯“0 1 等。 3 相转移催化的 l 烷基吲哚的合成1 。 + m h 4 吲哚和二级醇在( 卜c 4 h 9 0 ) 止l 和r a n e yn i “2 1 催化下也能得到- 烷基吲哚。值 得注意的是这个反应只对二级醇效果好，一级醇活性低，三级醇不反应。 h 耐 h ( t - c 4 h 9 0 ) s a i r a n e yn i c 1 1 r r l 结合本实验室前期的经验，我们采用了k i k u g a w a 的方法“”来制备用于本课题 研究的胪甲基哼l 噪衍生物。 1 0 四 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s r 1 + r 2 i r 1 r 1 = c h 3 ：r z = c h 3 ；r 3 = - c h 3 ，f ，b r ，c 1 ，i 1e q u i v 的取代吲哚溶在适量的丙酮溶液中，加入3e q u i v 的粉末状的氢氧化 钾，再逐滴加入2e q u i v 的碘甲烷，室温下反应几个小时就可得到高产率的舻烷基 吲哚衍生物。此方法的优点是条件温和，反应时间短，后处理简单。 在多次实验的基础上，总结出以下两点体会： ( 1 ) 在吲哚的丙酮溶液中加入研细的氢氧化钾粉末需要在0 。c 或0 。c 以下进行， 待吲哚与氢氧化钾反应3 0 分钟后再加入碘甲烷。 ( 2 ) 分离提纯时，反应产物需用极性较低的洗脱剂( 石油醚乙酸乙酯：8 0 1 l o o 1 的混合溶剂) 进行柱层析。 所得取代 l 甲基吲哚和肛甲基一2 一甲基吲哚的产率高，产品为淡黄色液体或棕 色固体。我们共合成了八种璇基化吲哚底物，其有关结构是通过1 h n m r 确证的。 1 1 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 表卜1n - 甲基吲哚衍生物3 a - _ 3 h 的制备 r 2 i ! ! 型竺! ! ! ! ! - r 3 2 r 3 = - h ，c l l 3 ，f ，b r ，c 1 i ；r 2 = - c h 3 ；r i = 一c l z p h ，c h 3 3r 2 r 1 郇 颀士学位论更 m a s t e r st h e s i s 表卜23 a 一3 h 的核磁共振谱( t n m r ) 数据 t a b l e1 21 h n m rd a t ao f3 a 一3 h 编号化学位移万( p p m ) 3 b 2 4 4 ( s ，3 h ) ，3 。7 4 ( s ，3 h ) ，6 。3 9 ( s ，1 t t ) ，6 9 8 7 。0 5 ( m ， 3 h ) ，7 4 0 ( s ，1 h ) 3 7 8 ( s ，3 h ) ，6 4 2 ( d ，j = 2 8t i z ，l h ) ，7 0 5 ( d ，= 3 2h z ，1 h ) ，7 1 8 7 2 9 ( m ，2 h ) ，7 7 4 ( d ，- 厂= 1 6t t z ，1 h ) 3 7 8 ( s ，3 h ) ，6 4 2 ( d ，j = 3 2h z ，1 h ) ，7 0 6 7 2 6 ( m ， 3 h ) ，7 5 8 ( d ，j = 1 6i t z ，l h ) 3 7 5 ( s ，3 哪，6 4 5 ( d ，= 3 2h z ，1 h ) ，7 0 3 7 0 8 ( ， 2 h ) ，7 3 1 ( s ，1 h ) ，7 5 1 ( d ，j = 8 0h z ，1 h ) 2 4 2 ( s ，3 1 t ) ，3 6 6 ( s ，3 h ) ，6 2 5 ( d ，= 4 8t t z ，1 h ) ， 7 0 7 ( t ，j = 4 0h z ，l h ) ，7 1 2 7 1 6 ( m ，1 h ) ，7 2 4 - 7 2 6 ( m ，1 h ) ，7 5 1 ( d ，= 7 6l t z ，1 h ) 3 f 3 7 9 ( s ，3 h ) ，6 4 3 ( d ，j = 2 8h z ，l l t ) ，6 9 6 - 7 2 8 ( m ，4 h ) 3 9 3 h 3 7 7 ( s ，3 h ) ，6 4 0 ( d ，= 3 2h z ，1 h ) ，7 0 2 - 7 ，9 5 ( m ，4 1 i ) 5 2 6 ( s ，2 h ) ，6 6 2 7 6 4 ( 1 1 2 ，1 1h ) 由表卜2 我们可以知道，在化学位移3 7 5p p m 左右的n 一甲基三个质子显示单 峰，在6 3 9 7 9 0p p m 之间由5 个芳氢质子形成的多重峰。代表性谱图如下： 顾士学位论文 m a s t e r l s t h e s s 牲10 2r 1 _ r 丫 、八n l 虬一jj 。 1 t 一一_ _ r r 1 一，一一一r 1 r r 1 ”h “r 1 r 1 ”t “ i 建| 4 。! 1 ” 罱嚣p 碑。 ”奢一r 一丁一可1 r 1 一j ； idi 1 4 攥wjiii 弱一竹l，f 顽士擎住诰文 m 3 t e r l s t h e s i s q 卿 研i f 直l 1 f 一。矿一r i 。嚣f r 下1 f t r 叮r 茹 2 2 金催化吲哚与炔烃的烷基化反应 在最初的实验中，我们选择摩尔比为1 ：5 的 l 甲基吲哚和卜戊炔为底物，以 氯化三苯基膦金( i ) 和六氟锑酸银作催化体系，硝基甲烷为溶剂。在室温下反应 两天后尽管底物转化的不完全，但我们仍然得到了3 6 产率的3 一取代的双取代吲哚。 + 一_ _ , , , a u p p h 3 c 1 a g s b f 6 c h b n 0 2 ，r t y i e l d ：3 6 这个结果促使我们对此类反应进行进一步的研究，我们希望筛选出最佳的反应 条件，制备出高产率的双吲哚取代的烷烃衍生物。 首先我们尝试了在惰性气体保护下进行反应，发现在n ：保护时反应体系较为干 净，反之体系很复杂，故我们选择在n ：保护下进行反应。 接着我们对催化体系进行了筛选。以0 2 5 啪0 1 l 甲基吲哚和1 2 5m m o l l 一戊 炔为底物，在氮气保护及室温下，用1 0 珂l 硝基甲烷为溶剂，考察了催化剂对反 应的影响，结果列入表2 一l 中。 硕士学位论文 m a s t e r s t h e s i s 表2 1 催化剂对肛甲基吲哚和卜戊炔的烷基化反应的影响 c a t a l y s t 滞 y i e l d ：3 8 8 所有反应在无水c h z n f l 2 ，n 2 中进行，使用5 m 0 1 的催化剂。6 分离产率 表2 1 的结果说明，从反应产率方面来看，使用a u p p h , c 1 a g c 0 4 要优于其他体 系，使用高氯酸银作为共催化剂时，反应体系最干净，产率最高( e n t r y3 ) 。 接下来，我们以0 2 5m m o l 的肛甲基吲哚和不同量的卜戊炔为底物， 1 0m l c h 3 n 0 , 为溶剂，研究反应体系的温度、时间、催化剂量对反应的影响，结果列入表 2 - 2 中。 一 一 四 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 表2 2 改变温度，时间、底物量及催化剂量对反应的影响 一所有反应在无水c h 3 n 0 2 ，n 2 下进行。6 分离产率。 bg j n - m e t h y l l n d o l e 和1 - p e