CN104610127B - 一种n‑烷基‑2‑芳基‑吲哚‑3‑醛的合成方法 - Google Patents

一种n‑烷基‑2‑芳基‑吲哚‑3‑醛的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种N‑烷基‑2‑芳基‑吲哚‑3‑醛的合成方法，属于化学制药和精细化工制备技术领域。多取代官能团化的吲哚是一类重要的有机化合物，本发明使用了金属催化的磺酰三氮唑分解成金属卡宾，随后金属卡宾发生C‑H键插入反应而环合，得到N‑烷基‑2‑芳基‑吲哚‑3‑醛，即1,2,3‑三取代的吲哚结构，为高效制备多取代吲哚衍生物提供了一条新的技术路线，在化学制药和精细化工领域有广阔的应用。

Description

一种N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛的合成方法
技术领域
本发明属于化学制药和精细化工制备技术领域，即一锅法制备N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛，尤其涉金属催化的卡宾C-H键插入反应，高效地生成一种1,2,3-三取代的吲哚结构。本发明为高效制备官能化的吲哚衍生物提供了一条新的技术路线和设计策略，在化学制药和精细化工领域有广阔的应用。
背景技术
1,2,3-三取代的吲哚是一类重要的有机化合物，很多含有这类结构的化合物具有特别的化学与生物活性，也存在于许多天然产物和药物分子中。而含醛基的吲哚类化合物更是高附加值的有机分子，因为醛基可以非常方便地进一步衍生化得到很多其它结构的氮杂环。一般来说，3-醛基的吲哚类化合物采用吲哚的直接醛化，如威尔斯迈尔-哈克(Vilsmeier-Haack)醛化，莱默-蒂曼-盖特曼反应(Reimer-Tiemann-Gattermann)，但这两种方法分别采用强酸和强碱的条件，底物范围窄。通过非吲哚前体来制备3-醛基吲哚衍生物的方法文献报道很少，而且存在底物制备繁琐、适用范围窄等缺点，为此本发明将要阐述一种便捷通用的制备1,2,3-三取代吲哚的新方法。
发明内容
本发明的目的是阐述一种1,2,3-三取代吲哚制备方法，具体来说就是发明了一种高效一锅法制备N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛2。
为实现上述合成目的，本发明采用如下技术方案，概括为所示的反应方程式(1)：在适当溶剂中，各种磺酰基三氮唑1在适当金属催化剂催化下发生C-H键插入环合，经过适当水解处理后得到N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛2。
分子结构通式1、2中的R1为各种取代基(具体为邻/间/对甲氧基、甲基、乙基、氟、氯、溴、碘等)；R2为各种取代的烷基(具体为甲基、乙基、苄基等)；R3为甲基、乙基、苯基、对甲基苯基、对硝基苯基、对甲氧基苯基、2,4,6-三甲基苯基、2-三甲基硅乙基等。
一种N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛的合成方法，按照下述步骤进行：
按一定比例磺酰基三氮唑1、金属催化剂混合在一种有机溶剂中搅拌，根据底物和试 剂特性，温度控制在一定温度之间，一定时间后，停止反应，加入适量甲醇，碳酸钾和少量水，搅拌过夜。用有机溶剂乙酸乙酯或二氯甲烷萃取三遍，有机相合并后用饱和食盐水洗，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，残留物用乙酸乙酯和石油醚为洗脱剂，硅胶柱色谱分离纯化，得到相应吲哚醛2。或者反应完成后减压蒸除有机溶剂，残渣直接硅胶色谱柱分离。
其中所述磺酰基三氮唑1的结构式为其中R1为各种取代基(具体为邻/间/对甲氧基、甲基、乙基、氟、氯、溴、碘等)；R2为各种取代的烷基(具体为甲基、乙基、苄基等)；R3为甲基、乙基、苯基、对甲基苯基、对硝基苯基、对甲氧基苯基、2,4,6-三甲基苯基、2-三甲基硅乙基等。
其中所述溶剂为四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷等非极性溶剂。
其中所述的磺酰基三氮唑1与催化剂摩尔比为1.0:0.005到1.0:0.05之间。
其中所述的金属催化剂为醋酸铑、辛酸铑、间苯二酸铑等铑化合物，三氟甲磺酸铜，三氟醋酸铜等铜化合物和三氟甲磺酸银等银化合物。
其中所述反应温度在40-120度之间。
其中所述反应时间为10分钟到5小时之间。
本发明的优点
1、该反应操作简便，只需一锅反应就可以高效制备1,2,3-三取代吲哚。
2、该反应的磺酰基三氮唑底物制备方便。
3、该反应的产品是高附加值的化合物。
具体实施方式
下面通过实例对本发明给予做进一步说明：
下述非限制性实施例1-3用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都属于本发明的保护范围。
本发明所使用的原料、试剂及催化剂是通过参考相关文献制备，溶剂经过纯化和精制。
实施例1
将2毫摩尔对甲苯磺酰基三氮唑1c、0.01毫摩尔醋酸铑混合在10毫升甲苯中搅拌，温度控制120度，2小时后，停止加热，加入2毫升甲醇，5毫摩尔碳酸钾和一滴水，室温搅拌10小时。用有机溶剂乙酸乙酯萃取三遍，有机相合并后用饱和食盐水洗，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，残留物用乙酸乙酯和石油醚为洗脱剂，硅胶柱色谱分离纯化，得到相应吲哚醛2c(见表1)。或者反应完成后减压蒸除有机溶剂，残渣直接硅胶色谱柱分离。
实施例2
将2毫摩尔对甲苯磺酰基三氮唑1i、0.1毫摩尔醋酸铑混合在10毫升二氯乙烷中搅拌，温度控制40度，5小时后，停止加热，加入2毫升甲醇，5毫摩尔碳酸钾和一滴水，室温搅拌10小时。用有机溶剂乙酸乙酯萃取三遍，有机相合并后用饱和食盐水洗，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，残留物用乙酸乙酯和石油醚为洗脱剂，硅胶柱色谱分离纯化，得到相应吲哚醛2i(见表1)。或者反应完成后减压蒸除有机溶剂，残渣直接硅胶色谱柱分离。
实施例3
将2毫摩尔甲磺酰基三氮唑1j、0.04毫摩尔醋酸铑混合在10毫升甲苯中搅拌，温度控制120度，10分钟后，停止加热，加入2毫升甲醇，5毫摩尔碳酸钾和一滴水，室温搅拌10小时。用有机溶剂乙酸乙酯萃取三遍，有机相合并后用饱和食盐水洗，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，残留物用乙酸乙酯和石油醚为洗脱剂，硅胶柱色谱分离纯化，得到相应吲哚醛2j(见表1)。或者反应完成后减压蒸除有机溶剂，残渣直接硅胶色谱柱分离。
表1.制备N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛
2a:65％,白色固体,熔点155-157℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.75(s,1H),8.46(d,J＝7.8Hz,1H),7.52–7.41(m,5H),7.37–7.32(m,1H),7.30–7.22(m,5H),7.00–6.93(m,2H),5.29(s,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ186.8,152.0,136.9,136.4,130.8,130.1,129.0,128.7,128.5,127.8,126.0,125.5,124.3,123.5,122.3,116.2110.9,47.8.
2b:72％,黄色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.71(s,1H),8.27(s,1H),7.54–7.38(m,5H),7.25(t,J＝5.4Hz,3H),7.10(d,J＝1.8Hz,2H),6.96(dd,J＝7.3,1.9Hz,2H),5.26(s, 2H),2.49(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ186.8,152.0,136.5,135.3,133.4,130.8,130.0,128.9,128.7,128.6,127.7,126.0,125.8,125.7,122.1,115.8,110.5,47.9,21.5；HRMS(ESI)m/z理论值for C23H20NO+([M+H]+)326.1539,实测值326.1544.
2c:74％,黄色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.75(s,1H),7.96(d,J＝2.5Hz,1H),7.54–7.40(m,5H),7.27(d,J＝7.5Hz,3H),7.11(d,J＝8.9Hz,1H),7.00–6.94(m,2H),6.91(d,J＝2.5Hz,1H),5.26(s,2H),3.92(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ186.9,157.0,151.6,136.5,131.7,130.8,129.9,128.9,128.7,128.6,127.7,126.3,126.0,116.1,114.6,111.7,103.5,55.9,47.9；HRMS(ESI)m/z理论值for C23H20NO2 +([M+H]+)342.1489,实测值342.1484.
2d:55％,黄色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.72(s,1H),8.45(d,J＝1.9Hz,1H),7.56–7.45(m,3H),7.45–7.39(m,2H),7.30–7.23(m,3H),7.19(dd,J＝8.7,2.0Hz,1H),7.11(d,J＝8.7Hz,1H),6.99–6.89(m,2H),5.27(s,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ186.5,152.4,136.0,135.3,130.7,130.3,129.3,129.1,128.8,128.1,127.9,126.5,125.9,124.6,121.8,115.6,111.9,47.9.
2e:52％,黄色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.73(s,1H),8.13(dd,J＝9.3,2.5Hz,1H),7.54–7.46(m,3H),7.42(dd,J＝8.1,1.4Hz,2H),7.29–7.24(m,3H),7.13(dd,J＝8.9,4.2Hz,1H),7.02–6.94(m,3H),5.27(s,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ186.6,161.3,158.9，152.7,136.1,133.4,130.7,130.3,129.0,128.8,128.2，127.9,125.9,116.2(d,JCF＝2.4Hz),112.5(d,JCF＝26.1Hz),111.7(d,JCF＝9.6Hz),107.7(d,JCF＝24.7Hz),48.2.
2f:38％,white solid,mp＝112-115℃.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.71(s,1H),8.43(dd,J＝5.5,2.8Hz,1H),7.55(dd,J＝6.4,2.6Hz,3H),7.47(dd,J＝6.6,3.0Hz,2H),7.41–7.32(m,3H),3.66(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ186.6,151.7,137.4,130.9,129.9,128.7,128.6,125.2,124.1,123.4,122.2,115.7,109.9,31.1.
2g:47％,白色固体,熔点130-132℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.72(s,1H),8.49–8.35(m,1H),7.42–7.29(m,7H),3.64(s,3H),2.47(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ186.7,151.9,140.1,137.4,130.8,129.4,125.6,125.3,123.9,123.3,122.1,115.6,109.8,31.0,21.5.
2h:55％,白色固体,熔点127-129℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.71(s,1H),8.48–8.33(m,1H),7.41–7.29(m,5H),7.05(d,J＝8.6Hz,2H),3.88(s,3H),3.62(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ186.6,160.9,151.8,137.4,132.3,125.3,123.9,123.2,122.0,120.5,115.6,114.2,109.9,55.5,31.0.
2i:33％,白色固体,熔点142-144℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.71(s,1H),8.47–8.36(m,1H),7.60–7.49(m,2H),7.44–7.33(m,5H),3.65(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ186.1,149.9,137.4,136.4,132.2,129.1,127.1,125.1,124.3,123.5,122.2,115.9,109.9,31.1；HRMS(ESI)m/z理论值for C16H13ClNO+([M+H]+)270.0680,实测值270.0681.
2j:61％,白色固体,熔点120-123℃；1H NMR(300MHz,CDCl3)δ10.51(s,1H),8.53–8.34(m,1H),7.95(dd,J＝5.3,3.6Hz,1H),7.46–7.27(m,6H),4.31–4.14(m,2H),3.17(t,J＝6.5 Hz, 2H)； 13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 185.6, 143.1, 135.8, 135.0, 129.9,129.0, 128.5, 127.8,127.1, 126. 7, 124.0, 123.3, 122.4, 113.4, 109.2, 40.1,29.2。

Claims (6)

1.一种N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛的合成方法，其特征在于按照下述步骤进行：
按一定比例磺酰基三氮唑1、金属催化剂混合在一种有机溶剂中搅拌，根据底物和试剂特性，温度控制在一定温度之间，一定时间后，停止反应，加入适量甲醇，碳酸钾和少量水，搅拌过夜；
用有机溶剂乙酸乙酯或二氯甲烷萃取三遍，有机相合并后用饱和食盐水洗，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，残留物用乙酸乙酯和石油醚为洗脱剂，硅胶柱色谱分离纯化，得到相应吲哚醛2；或者反应完成后减压蒸除有机溶剂，残渣直接硅胶色谱柱分离；
其中所述的金属催化剂为醋酸铑、辛酸铑或间苯二酸铑；
所述N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛的的结构式为；其中R1为邻/间/对甲氧基、甲基、氟、氯、H；R2为甲基；Ar为苯基；
所述磺酰基三氮唑1的结构式为 ，其中R1为邻/间/对甲氧基、甲基、氟、氯、H；R2为甲基；R3为甲基、乙基、苯基、对甲基苯基、对硝基苯基、对甲氧基苯基、2,4,6-三甲基苯基、2-三甲基硅乙基；Ar为苯基。
2.根据权利要求1所述的一种N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛的合成方法，其特征在于其中所述溶剂为四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷或三氯甲烷。
3.根据权利要求1所述的一种N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛的合成方法，其特征在于其中所述的磺酰基三氮唑1与催化剂摩尔比为1.0 : 0.005到1.0 : 0.05之间。
4.根据权利要求1所述的一种N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛的合成方法，其特征在于其中所述的金属催化剂或者为三氟甲磺酸铜、三氟醋酸铜或三氟甲磺酸银。
5.根据权利要求1所述的一种N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛的合成方法，其特征在于其中所述反应温度在40-120度之间。
6.根据权利要求1所述的一种N-烷基-2-芳基-吲哚-3-醛的合成方法，其特征在于其中所述反应时间为10分钟到5小时之间。
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