CN103483339B - 一种9H-吡啶并[2,3-b]吲哚的简易合成方法 - Google Patents
一种9H-吡啶并[2,3-b]吲哚的简易合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种9H-吡啶并[2,3-b]吲哚的简易合成方法。该方法 以邻氨基苯乙腈与α, β-不饱和酮为原料在酸性条件下,通过串联反应构筑9H-吡啶并[2,3-b]吲哚衍生物。具体步骤是,在一定量选定的有机溶剂中,依次加入原料组分邻氨基苯乙腈、α,β-不饱和酮,再加入选定的催化剂,加热到反应温度时原料组分完全溶解,再经定时的加热反应,得到目标产物。本发明采用的原料、催化剂价廉易得,工艺流程短、操作步骤简便、反应条件温和,又便于对产物结构进行拓展,扩大规模制备或工业化应用;且串联反应步骤中无需分离中间产物,三废少,能耗低、是一条高效、经济、环境友好的绿色合成方法。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,特别地涉及用于医药制备的化合物9H–吡啶并[2,3–b]吲哚的合成技术,具体提出了该类化合物的一种简易合成方法。
背景技术
9H-吡啶并[2,3-b]吲哚(又名α-咔啉)化合物,属三环结构的生物碱。其具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗血栓以及对中枢神经系统的抑制作用,且还是细胞周期蛋白依赖性激酶、血管内皮生长因子受体、人体白细胞弹性酶等多种激酶的抑制剂,因此备受关注。现有技术合成取代的9H-吡啶并[2,3-b]吲哚(α-咔啉)大致有4种合成方法:
(1)以2-氨基吲哚和炔酯为原料构筑吡啶环:
化学反应式为:
N-取代的-2-氨基吲哚制备困难,2-氨基吲哚结构不易拓展。
(2)以2-氨基吡啶或2-卤代苯胺为原料通过偶联反应构筑吡咯环,详见以下两个反应式:其中,
A化学反应式为:
B化学反应式为:
反应需使用昂贵的催化剂,并且催化体系复杂,A化学反应式的反应时间又较长。
(3)以1-取代吲哚-2(3H)-酮与二硫代缩烯酮缩合:
化学反应式为:
该反应中二硫代缩烯酮不易拓展,只有苯环片段能衍生,且吲哚酮中的氮原子须保护。
(4)通过分子内Diels-Alder反应或分子间Diels-Alder反应;
化学反应式为:
该方法中丁炔二甲酸二酯底物有限,双烯体的制备困难,并且反应得率偏低、时间长。
可见,上述方法普遍存在反应条件复杂、反应时间长,最终产物产率低,后处理繁琐等缺陷,更有些方法还存在底物不易获得、不利于拓展产物的结构多样性或催化剂昂贵等不足之处。
发明内容
本发明针对现有技术的不足之处,提出了一种9H-吡啶并[2,3-b]吲哚的简易合成方法,目的在于通过串联反应,实现9H-吡啶并[2,3-b]吲哚的高效、经济的合成。
本发明的技术解决方案
本发明的技术路线是,以邻氨基苯乙腈与α, β-不饱和酮在酸性条件下,通过串联反应构筑9H-吡啶并[2,3-b]吲哚衍生物。
本发明的技术路线是通过以下具体步骤实现的:
在一定量选定的有机溶剂中,依次加入原料组分邻氨基苯乙腈、α, β-不饱和酮,再加入选定的催化剂,加热到反应温度时原料组分完全溶解,再经定时的加热反应,得到9H-吡啶并[2,3-b]吲哚衍生物。
本发明方法的化学反应式为:
所述步骤中选定的有机溶剂为乙醇,或为N,N-二甲基甲酰胺。
所述步骤中选定的催化剂为对甲苯磺酸。
所述邻氨基苯乙腈、α, β-不饱和酮、选定催化剂的物质量之比依次为1: 0.9~2.0: 0.05~0.5;
所述加热反应的温度范围为30℃~180℃;反应的定时范围为1~24小时。
本发明的进一步技术解决方案
所述步骤中邻氨基苯乙腈或由邻硝基苯乙腈,或由偶氮苯乙腈,或由二氢偶氮苯乙腈经还原制备获得。
所述步骤中邻氨基苯乙腈结构中R1可为下列之一者:H、C1-C5烷基、卤素、硝基、任意取代芳烃基、杂环基;取代基R1的位置为除氨基、乙腈基外的任意位置。
所述步骤中的α, β-不饱和酮结构中R2可为下列之一者:H、C1-C5烷基、任意取代芳烃基、杂环基、C5-C8环烷基。
所述步骤中的α, β-不饱和酮结构中R3可为下列之一者:H、C1-C5烷基、任意取代芳烃基、杂环基、C5-C8环烷基。
所述步骤中的α, β-不饱和酮结构中R2、R3可为下列之一者:-(CH2)3-,-(CH2)4-,-(CH2)5-。
所述选定的有机溶剂或可为下列之一者:四氢呋喃、丙醇、异丙醇、叔丁醇、苯及其它芳香烃、N,N-二甲基甲酰胺、二氧六环、氯仿、1,2-二氯乙烷、二甲基亚砜。
所述选定的催化剂或可为下列之一者:甲酸、乙酸、草酸、稀盐酸、稀硫酸、甲烷磺酸、三氯乙酸、三氟乙酸、硝酸铈铵。
所述步骤中的组分邻氨基苯乙腈、α, β-不饱和酮、选定催化剂的物质的量之比优选为1: 1.05~1.1: 0.1。
所述步骤中的加热反应的温度优选范围为78~120℃;反应的定时范围优选为4~9小时。
本发明的有益效果:
(一)本发明路线所采用的原料、催化剂价廉易得,工艺流程短、操作步骤简便、反应条件温和,同时便于对产物结构进行拓展,有利于扩大规模制备或进行工业化应用,是一条高效、经济的合成路线。
(二)本发明方法在同一反应中形成了三个共价键,三个官能团发生了转化,并且构成了两个杂环,体现了串联反应合成效率高的优点。又由于操作步骤少,无需分离中间产物,所以“三废”少,能耗低、是环境友好的绿色合成方法。
(三)本发明方法具有良好的区域选择性,且对链状、环状α, β-不饱和酮都适用,可以方便地制备2,4-二取代吡啶并[2,3-b]吲哚衍生物,便于对吡啶并[2,3-b]吲哚衍生物进行理性设计、合成和进一步拓宽后续研究。
具体实施方式
下面给出具体的实施例,以进一步说明本发明的技术解决方案,但并非为对本发明保护范围的限制。
实施例一
该实施例化学反应式为:
在50 mL的圆底烧瓶中分别加入15 mL乙醇,1-苯基-3-(4-甲苯基)-2-丙烯-1-酮(1.05 mmol, 0.23 g),邻氨基苯乙腈(1.0 mmol, 0.15 g)。在圆底烧瓶中加入催化剂对甲苯磺酸(0.17 g, 0.1mmol),装上回流冷凝管,在油浴里加热回流4小时(反应温度78℃),TLC跟踪原料反应完全,冷却至室温。经后处理、纯化得到纯品(重量为0.29 g;得率为86%)。 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 10.52 (s, 1H), 8.18 (d, J = 7.3 Hz, 1H), 7.74 – 7.27 (m, 5H), 7.09 – 6.95 (m, 1H), 2.52 (s, 2H), 1.26 (s, 1H); 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 153.82, 152.57, 146.49, 139.62, 139.05, 138.69, 136.15, 129.46, 128.92, 128.60, 127.50, 126.54, 122.56, 120.85, 119.80, 114.46, 112.93, 111.15, 29.68, 21.40。
实施例二
该实施例化学反应式为:
在50 mL的圆底烧瓶中分别加入15 mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF),2,6-二亚苄基环戊酮(1.1 mmol, 0.29 g),邻氨基苯乙腈(1.0 mmol, 0.15 g)。在圆底烧瓶中加入催化剂对甲苯磺酸(0.1 mmol, 0.17 g),装上回流冷凝管,在120℃条件下加热6小时,TLC跟踪原料反应完全,冷却至室温。经后处理、纯化得到纯品(0.17 g, 43%)。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 10.59 (s, 1H), 7.69 (s, 1H), 7.64 – 7.48 (m, 4H), 7.48 – 7.30 (m, 2H), 7.24 (dd, J = 11.0, 5.5 Hz, 2H), 6.94 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 3.45 – 3.19 (m, 1H), 3.20 – 2.94 (m, 1H), 1.26 (s, 1H); 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 157.24, 153.12, 142.23, 139.47, 137.78, 137.34, 130.68, 129.01, 128.87, 128.56, 128.43, 126.85, 126.38, 122.20, 121.02, 119.70, 114.70, 111.27, 29.58, 27.23。
实施例三
该实施例化学反应式为:
在50 mL的圆底烧瓶中分别加入15 mLN,N-二甲基甲酰胺,2,6-二亚苄基环已酮(1.1 mmol, 0.30 g),邻氨基苯乙腈(1.0 mmol, 0.15 g)。在圆底烧瓶中加入催化剂对甲苯磺酸(0.1 mmol, 0.17 g),装上回流冷凝管,在120℃条件下加热6小时,TLC跟踪原料反应完全,冷却至室温。经后处理、纯化得到纯品(0.22 g, 57%)。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 10.21 (s, 1H), 8.20 (s, 1H), 7.61 – 7.19 (m, 15H), 6.92 – 6.81 (m, 2H), 3.07 – 2.96 (m, 2H), 2.73 (t, J = 6.1 Hz, 2H), 1.86 (dd, J = 11.8, 5.9 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 150.75, 149.71, 144.60, 139.58, 138.11, 137.00, 129.77, 128.99, 128.44, 128.07, 127.38, 126.67, 126.35, 123.45, 122.16, 121.22, 119.56, 114.54, 111.02, 28.28, 27.51, 23.59。
实施例四
该实施例化学反应式为:
在50 mL的圆底烧瓶中分别加入15 mL乙醇,1-(2-呋喃基)-3-(4-甲氧苯基)-2-丙烯-1-酮(1.05 mmol,0.24 g),邻氨基苯乙腈(1.0 mmol, 0.15 g)。在圆底烧瓶中加入催化剂对甲苯磺酸(0.17 g, 0.1mmol),装上回流冷凝管,在油浴里加热回流4小时(反应温度78℃),TLC跟踪原料反应完全,冷却至室温。经后处理、纯化得到纯品(0.28 g, 75%)。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 11.71 (s, 1H), 8.47 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 8.18 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.79 (d, J = 12.9 Hz, 1H), 7.38 – 6.98 (m, 3H), 6.70 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 3.91 (s, 2H); 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 160.52, 153.81, 152.56, 143.37, 139.37, 133.66, 132.51, 128.89, 126.36, 123.41, 120.60, 119.76, 114.54, 112.08, 111.23, 110.67, 110.32, 55.49。
实施例五
该实施例化学反应式为:
在50 mL的圆底烧瓶中分别加入15 mL乙醇,1,3-二苯基-2-丙烯-1-酮(1.05 mmol, 0.22 g),邻氨基苯乙腈(1.0 mmol, 0.15 g)。在圆底烧瓶中加入催化剂对甲苯磺酸(0.17 g, 0.1mmol),装上回流冷凝管,在油浴里加热回流4小时(反应温度78℃),TLC跟踪原料反应完全,冷却至室温。经后处理、纯化得到纯品(0.24g, 76%)。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 11.82 (s, 1H), 8.22 (d, J = 7.4 Hz, 1H), 7.75 (d, J = 7.0 Hz, 1H), 7.66 – 7.46 (m, 5H), 7.19 (dd, J = 20.9, 13.3 Hz, 1H), 6.97 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 6.56 (d, J = 8.1 Hz, 1H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 154.27, 153.23, 146.21, 140.13, 139.32, 129.21, 128.54, 127.76, 126.38, 122.34, 120.61, 119.51, 114.42, 112.91, 111.34。
实施例六
该实施例化学反应式为:
在50 mL的圆底烧瓶中分别加入15 mL乙醇,1-甲基-3-(4-甲苯基)-2-丙烯-1-酮(1.05 mmol, 0.17 g),邻氨基苯乙腈(1.0 mmol, 0.15 g)。在圆底烧瓶中加入催化剂对甲苯磺酸(0.1 mmol, 0.17 g),装上回流冷凝管,在油浴里加热回流6小时(反应温度78℃),TLC跟踪原料反应完全,冷却至室温。经后处理、纯化得到纯品(0.17g, 61%)。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 10.48 (s, 1H), 7.71 (d, J = 7.9 Hz, 2H), 7.61 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.55 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.40 (t, J = 6.5 Hz, 4H), 7.07 (s, 1H), 7.01 (s, 1H), 2.82 (s, 3H), 2.52 (s, 3H); 13C NMR (100 MHz, DMSO) δ 150.15, 148.91, 146.59, 138.88, 135.59, 133.14, 127.25, 120.76, 119.32, 119.11, 111.53, 107.59, 53.43, 14.32。
实施例七
该实施例化学反应式为:
在50 mL的圆底烧瓶中分别加入15 mL的乙醇,双苄叉丙酮(1.05 mmol, 0.25 g),邻氨基苯乙腈(1.0 mmol, 0.15 g)。在圆底烧瓶中加入催化剂对甲苯磺酸(0.1 mmol, 0.17 g),装上回流冷凝管,在油浴里加热回流9小时(反应温度78℃),TLC跟踪原料反应完全,冷却至室温。经后处理、纯化得到纯品(0.16 g, 46%)。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 10.59 (s, 1H), 7.83 – 7.71 (m, 4H), 7.66 – 7.52 (m, 8H), 7.49 – 7.00 (m, 16H); 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 152.88, 152.12, 145.91, 143.31, 139.27, 139.01, 136.83, 132.66, 130.47, 128.96, 128.71, 128.48, 128.16, 127.13, 126.66, 125.49, 122.47, 121.01, 119.85, 116.17, 113.23, 111.20。
综上,本发明采用价廉易得的原料和催化剂、以较简便的方法和温和的反应条件获取了目标产物,达到预期的发明目的。
Claims (6)
1.一种9H-吡啶并[2,3-b]吲哚的简易合成方法,其特征在于:该合成方法的技术路线是,以邻氨基苯乙腈与α, β-不饱和酮在酸性条件下,通过串联反应构筑9H-吡啶并[2,3-b]吲哚衍生物;
该合成方法的步骤是,在一定量选定的有机溶剂中,依次加入原料组分邻氨基苯乙腈、α, β-不饱和酮,再加入选定的催化剂,加热到反应温度时原料组分完全溶解,再经定时的加热反应,得到9H-吡啶并[2,3-b]吲哚衍生物,该合成方法的化学反应式为:
上式:邻氨基苯乙腈结构中的 R1 为下列之一者 :H、 C1-C5 烷基、卤素、硝基、任意取代芳烃基、杂环基,取代基 R1 的位置为除氨基、乙腈基外的任意位置;α, β-不饱和酮结构中的 R2 可为下列之一者 :H、 C1-C5 烷基、任意取代芳烃基、杂环基、 C5-C8 环烷基;α, β-不饱和酮结构中的R3 可为下列之一者 :H、 C1-C5 烷基、任意取代芳烃基、杂环基、 C5-C8 环烷基”;
所述步骤中选定的有机溶剂可为下列之一者 :四氢呋喃、丙醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、苯及其它芳 香烃、 N, N- 二甲基甲酰胺、二氧六环、氯仿、 1, 2- 二氯乙烷、二甲基亚砜;
所述步骤中选定的催化剂可为下列之一者 :甲酸、乙酸、草酸、稀盐酸、稀硫酸、甲烷磺酸、三氯乙 酸、三氟乙酸、硝酸铈铵、对甲苯磺酸;
所述邻氨基苯乙腈、α, β-不饱和酮、选定催化剂的物质量之比依次为1: 0.9~2.0: 0.05~0.5;
所述加热反应的温度范围为30℃~180℃;反应的定时范围为1~24小时。
2.根据权利要求1所述的一种9H-吡啶并[2,3-b]吲哚的简易合成方法,其特征在于:所述步骤中邻氨基苯乙腈或由邻硝基苯乙腈,或由偶氮苯乙腈,或由二氢偶氮苯乙腈经还原制备获得。
3.根据权利要求1所述的一种9H-吡啶并[2,3-b]吲哚的简易合成方法,其特征在于:所述选定的有机溶剂优选乙醇,或N,N-二甲基甲酰胺。
4.根据权利要求1所述的一种9H-吡啶并[2,3-b]吲哚的简易合成方法,其特征在于:所述选定的催化剂优选对甲苯磺酸。
5.根据权利要求1所述的一种9H-吡啶并[2,3-b]吲哚的简易合成方法,其特征在于:所述步骤中的组分邻氨基苯乙腈、α, β-不饱和酮、选定催化剂的物质的量之比优选为1: 1.05~1.1: 0.1。
6.根据权利要求1所述的一种9H-吡啶并[2,3-b]吲哚的简易合成方法,其特征在于:所述步骤中的加热反应的温度优选范围为78~120℃;反应的定时范围优选为4~9小时。
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