CN105693589B - 一种吲哚衍生物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有广泛生物活性的吲哚衍生物的合成方法。以简单的吡咯衍生物与β‑氯代酮类衍生物为原料，钯盐为催化剂，加入氧化剂和添加剂，在碱性条件下加热进行Domino吡咯烯基化‑Diels‑Alder环加成‑脱氢芳构化反应合成吲哚衍生物。与已报道的吲哚衍生物合成方法相比较，本发明原料易得、操作简便、适用范围广以及合成反应条件温和。
Description
技术领域
本发明公开了一种具有广泛生物活性的吲哚衍生物的合成方法。以简单的吡咯衍生物与β-氯代酮类衍生物为原料，钯盐为催化剂，加入氧化剂和添加剂，在碱性条件下加热反应，经Domino吡咯烯基化-Diels-Alder环加成-脱氢芳构化反应合成吲哚衍生物。与已报道的吲哚衍生物合成方法相比较，本发明原料易得、操作简便、适用范围广、以及合成反应条件温和。
背景技术
吲哚及其衍生物是重要的精细化工原料和化工产品，在工业、农业及医药等领域中有着十分广泛的用途。吲哚类化合物作为一类重要的杂环化合物，具有广泛的生物活性。2009年霍夫曼-拉罗奇有限公司专利(CN101516366)和2012年詹森药业有限公司专利(CN102307868A)报道了多种吲哚衍生物均显示出极好的体外活性以及极好的体内抗肿瘤效果。由于其显著的生物药理活性及独特的可塑性结构，吲哚衍生物的合成一直受到化学工作者广泛关注。
目前，有多种方法用于吲哚衍生物的制备(Chem.Rev.,2012,112,3508；Chem.Rev.,2006,106,2875)。其中，由吡咯衍生物出发通过苯环的构建制备吲哚衍生物的方法是快速、有效地得到结构多样的吲哚衍生物的途径之一，相关制备方法有：1)官能团化的吡咯衍生物分子内环化反应(J.Am.Chem.Soc.2006,128,7436)；2)官能团化吡咯与烯烃的分子间环加成反应(J.Org.Chem.2006,71,5249)；3)2-羧基吡咯与两分子炔的氧化环化反应(J.Org.Chem.2009,74,7481)；4)吡咯与重氮烯酮的环加成反应(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,4076)。然而，上述方法中吡咯衍生物需要预官能化以及反应的原料难以制备，使得其在吲哚衍生物合成中的应用受到了一定的限制。
本发明利用简单的吡咯衍生物与易制备、结构多样性的β-氯代酮类衍生物经Domino吡咯烯基化-Diels-Alder环加成-脱氢芳构化反应，合成了一系列吲哚衍生物1。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料易得、反应条件温和、适应性广、能简单方便地合成吲哚衍生物的方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
以钯盐如醋酸钯Pd(OAc)2为催化剂，加入氧化剂如水合醋酸铜Cu(OAc)2·H2O和添加剂如特戊酸PivOH和四丁基溴化铵TBAB，在碱如NaOAc的存在下，加热条件进行吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3的Domino吡咯烯基化-Diels-Alder环加成-脱氢芳构化反应(反应式1)，反应结束后按常规分离纯化方法进行产物分离和表征，得到吲哚衍生物1。
技术方案特征在于：
1.以结构多样的吡咯衍生物2为原料，其取代基为：R1为甲基、乙基、苄基或烯丙基；R2为H、甲基或芳基，其中芳基为苯基、苯环上带有取代基的芳基或杂环芳基，苯环上带有取代基为甲基、甲氧基、氟、氯、硝基、氰基或酯基，苯环上取代基的个数为1-3个。
2.β-氯代酮类衍生物3取代基R3为乙基或芳基，其中芳基为苯基、苯环上带有取代基的芳基或杂环芳基，苯环上带有取代基为甲基、甲氧基、氟或氯，苯环上取代基的个数为1-3个。
3.催化剂为醋酸钯、氯化钯、四三苯基膦钯或二苯基膦二氯化钯，吡咯衍生物2与催化剂摩尔比为1:0.05-1:0.15；其中，以醋酸钯为催化剂效果最好，吡咯衍生物2与醋酸钯的最优摩尔比为1:0.05-1:0.1；，
4.氧化剂为醋酸铜、水合醋酸铜、氯化铜、碳酸银、醋酸银、氧化银、苯醌或过硫酸钾，吡咯衍生物2与氧化剂摩尔比为1:2-1:8；其中，反应以水合醋酸铜为氧化剂效果最好，吡咯衍生物2与水合醋酸铜的最优摩尔比为1:3-1:5。
5.添加剂为特戊酸、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基氟化铵中的一种或两种以上，吡咯衍生物2与添加剂摩尔比为1:0.2-1:2；其中以特戊酸和四丁基溴化铵混合添加剂效果最好，吡咯衍生物2与吡咯衍生物2与四丁基溴化铵和特戊酸的最优摩尔比为1:0.5:1。
6.碱为醋酸锂、醋酸钠、醋酸铯、碳酸钠或磷酸钾，吡咯衍生物2与碱摩尔比为1:2-1:8；其中，反应以醋酸钠为碱效果最好，吡咯衍生物2与醋酸钠的最优摩尔比为1:3-1:5。
7.反应溶剂为1,4-二氧六环、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和二甲亚砜中的一种或两种以上；其中，反应在N,N-二甲基甲酰胺和二甲亚砜的混合溶剂中进行效果最好，两者最优体积比为9:1。
8.原料2与β-氯代酮类衍生物3的摩尔比为1:2-1:6。其中，摩尔比为1:2-1:4时反应效果最好。
9.反应时间为1-30小时。其中，最佳反应时间为12-24小时。
10.反应温度为30-150℃。其中，最佳反应温度是70-140℃。
本发明具有以下优点：
1)反应原料吡咯衍生物2和β-氯代酮类衍生物3具有结构多样性，可以用来合成不同类型和结构的吲哚衍生物1。
2)反应原料2和3便宜易得，部分原料商业可得，其他原料可通过简单方法制备。
3)吲哚衍生物1合成反应条件温和、步骤简单、产物收率高且适用范围广。
总之，本发明利用吡咯衍生物2和β-氯代酮类衍生物3的类型和结构多样性来高效合成不同类型和结构的吲哚衍生物1，原料便宜易得，操作简便，目标产物收率高。
具体实施方式
本发明以简单的吡咯衍生物2为起始原料与β-氯代酮衍生物3进行Domino吡咯烯基化-Diels-Alder环加成-脱氢芳构化反应，合成吲哚类衍生物1。通过下述实施例有助于进一步理解本发明，但本发明的内容并不仅限于此。
实施例1
在10mL Schlenk反应瓶中，空气下依次加入醋酸钯Pd(OAc)2(4.5mg，0.02mmol)、N-甲基-2-苯基吡咯2a(0.2mmol)、氯苯丙酮3a(133mg，0.8mmol)、醋酸铜Cu(OAc)2(145mg，0.8mmol)醋酸钠NaOAc(65mg，0.8mmol)、特戊酸PivOH(20mg，0.2mmol)、四丁基溴化铵TBAB(32mg，0.1mmol)和2.5mL N,N-二甲基甲酰胺和二甲亚砜的混合溶剂，130℃搅拌24小时。冷至室温后经硅藻土过滤，滤液加入20mL水，二氯甲烷萃取水相(2×15mL)、分出有机相。有机相混合后用无水硫酸镁干燥、过滤。减压下除去挥发组份，然后用硅胶柱层析分离(洗脱液为石油醚(60-90℃)/乙酸乙酯/二氯甲烷，v/v/v＝250:8:20)，得到淡黄色油状液体产物1a(53mg,收率64％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。
实施例2
反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，催化剂为氯化钯PdCl2。停止反应，经后处理得到目标产物1a(39mg,收率47％)。说明氯化钯也可以作为反应的催化剂，但不是最佳的催化剂。
实施例3
反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，催化剂为四三苯基磷钯Pd(PPh3)4。停止反应，经后处理得到目标产物1a(25mg,收率30％)。说明四三苯基磷钯也可以作为反应的催化剂，但不是最佳的催化剂。
实施例4
反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，氧化剂为醋酸银AgOAc。停止反应，经后处理得到目标产物1a(21mg,收率25％)。说明醋酸银也可以作为反应的氧化剂，但不是最佳的氧化剂。
实施例5
反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，氧化剂为水合醋酸铜Cu(OAc)2·H2O。停止反应，经后处理得到目标产物1a(56mg,收率68％)。说明以水合醋酸铜Cu(OAc)2·H2O为氧化剂有助于反应的发生。
实施例6
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，添加剂为特戊酸PivOH。停止反应，经后处理得到目标产物1a(55mg,收率66％)。说明单独的特戊酸PivOH也可以作为反应的添加剂，但不是最佳添加剂。
实施例7
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应中所用碱为磷酸钾。停止反应，经后处理得到目标产物1a(35mg,收率42％)。说明磷酸钾可以用做反应的碱，但不是最佳的碱。
实施例8
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，碱为碳酸钠Na2CO3。停止反应，经后处理得到目标产物1a(32mg,收率39％)。说明碳酸钠Na2CO3也可以作为反应的碱，但不是最佳碱。
实施例9
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。停止反应，经后处理得到目标产物1a(35mg,收率42％)。说明N,N-二甲基甲酰胺可以用做反应溶剂，但不是最佳的反应溶剂，同时也说明N,N-二甲基甲酰胺和二甲亚砜的混合溶剂更有利于反应的进行。
实施例10
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应溶剂为二甲亚砜。停止反应，经后处理得到目标产物1a(34mg,收率41％)。说明该反应在二甲亚砜中也可以反应，但不是最佳的反应溶剂，同时也进一步说明N,N-二甲基甲酰胺和二甲亚砜的混合溶剂更有利于反应的进行。
实施例11
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3摩尔比是1:3。停止反应，经后处理得到目标产物1a(41mg,收率50％)。说明吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3摩尔比是1:3该反应也可以发生，但不是最佳的摩尔比。
实施例12
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应时间为6h。停止反应，经后处理得到目标产物1a(45mg,收率54％)。说明缩短反应时间不利于反应的进行。
实施例13
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应温度为60℃。停止反应，经后处理得到目标产物1a(40mg,收率48％)。说明降低反应温度不利于反应的进行，60℃不是反应的最佳温度。
实施例14
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应体系中加入的吡咯衍生物是2b(34mg，0.2mmol)。停止反应，经后处理得到淡黄色固体目标产物1b(58mg,收率68％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。
实施例15
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应体系中加入吡咯衍生物是2c(35mg，0.2mmol)。停止反应，经后处理得到淡黄色固体目标产物1c(51mg,收率59％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。
实施例16
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应体系中加入的吡咯衍生物是2d(33mg，0.2mmol)。停止反应，经后处理得到淡黄色油状液体目标产物1d(38mg,收率46％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。
实施例17
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应体系中加入的吡咯衍生物是2e(19mg，0.2mmol)。停止反应，经后处理得到淡黄色油状液体目标产物1e(25mg,收率36％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。
实施例18
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应体系中加入的吡咯衍生物是2f(16mg，0.2mmol)。停止反应，经后处理得到淡黄色油状液体目标产物1f(12mg,收率18％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。
实施例19
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应体系中加入的吡咯衍生物是2g(37mg，0.2mmol)。停止反应，经后处理得到淡黄色油状液体目标产物1g(54mg,收率61％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。
实施例20
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应体系中加入的反应体系中加入的β-氯代酮是3b(145mg，0.8mmol)。停止反应，经后处理得到淡黄色固体目标产物1h(65mg,收率73％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。
实施例21
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应体系中加入的β-氯代酮是3c(162mg，0.8mmol)。停止反应，经后处理得到淡黄色固体目标产物1i(68mg,收率70％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。
实施例22
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应体系中加入的β-氯代酮是3d(126mg，0.8mmol)。停止反应，经后处理得到淡黄色油状液体目标产物1j(55mg,收率70％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。
实施例23
反应步骤与操作同实施例5，与实施例5不同之处在于，反应体系中加入的β-氯代酮是3e(96mg，0.8mmol)。停止反应，经后处理得到淡黄色油状液体目标产物1k(23mg,收率36％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。
典型化合物表征数据
吲哚衍生物(1a)，淡黄色油状液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.17 and 7.95(seach,1:1 H,aromatic CH),7.86(m,4 H,aromatic CH),7.56(m,4 H,aromatic CH),7.48(m,7 H,aromatic CH),7.08(s,1 H,3-H of indolyl),3.88(s,3 H,NCH3).13C{1H}NMR(100MHz,CDCl3)δ196.8 and 196.4(Cq,C＝O),147.7,138.9,138.7,138.5,131.7,130.8and 129.9(Cq),132.5,132.2,130.2,130.1,129.6,129.0,128.9,128.4,126.8,116.2,and103.6(CH),31.8(CH3).C29H21NO2的HRMS理论值([M+H]+):416.1651；测定值:416.1659。
吲哚衍生物(1f)，淡黄色油状液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.12(s,1 H,aromaticCH),7.91(d,J＝1.0 Hz,1 H,aromatic CH),7.83(m,4 H,aromatic CH),7.57(m,2 H,aromatic CH),7.47(m,4 H,aromatic CH),7.38(d,J＝3.0 Hz,1 H,2-H of indolyl),6.93(d,J＝2.6Hz,1 H,3-H of indolyl),3.92(s,3 H,NCH3).13C{1H}NMR(100MHz,CDCl3)δ196.9 and 196.5(Cq,C＝O),138.6,138.4,137.2,131.2,130.1 and 129.0(Cq),134.8,132.5,132.3,130.2,130.1,128.4,126.1,115.9 and 102.9(CH),33.4(NCH3).C23H17NO2的HRMS理论值([M+H]+):340.1338；测定值:340.1339。
Claims (11)
1.一种吲哚衍生物的合成方法，吲哚衍生物1结构式如下，
R1为甲基、乙基、苄基或烯丙基；R2为H、甲基、苯基、取代的苯基或杂环芳基，苯环上带有取代基为甲基、甲氧基、氟、氯、硝基、氰基或酯基，苯环上取代基的个数为1-3个；R3为乙基、苯基、取代的苯基或杂环芳基，苯环上带有取代基为甲基、甲氧基、氟或氯，苯环上取代基的个数为1-3个；
原料吡咯衍生物2 的结构如下，
；
原料β-氯代酮类衍生物3的结构如下，
；
合成路线如下述反应式所示，
其特征在于：以简单的吡咯衍生物2与β-氯代酮衍生物3为起始原料，钯盐为催化剂，加入氧化剂和添加剂，在碱性条件下加热进行Domino吡咯烯基化-Diels-Alder环加成-脱氢芳构化反应，合成吲哚类衍生物1；
催化剂为醋酸钯、氯化钯、四三苯基膦钯或二苯基膦二氯化钯，
氧化剂为醋酸铜、水合醋酸铜、氯化铜、碳酸银、醋酸银、氧化银、苯醌或过硫酸钾，
添加剂为特戊酸、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基氟化铵中的一种或两种以上；
碱为醋酸锂、醋酸钠、醋酸铯、碳酸钠或磷酸钾；
反应溶剂为1,4-二氧六环、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和二甲亚砜中的一种或两种以上。
2.按照权利要求1所述的合成方法，其特征在于：
其中：吡咯衍生物2与催化剂摩尔比为1:0.05-1:0.15；
吡咯衍生物2与氧化剂摩尔比为1:2-1:8；
吡咯衍生物2与添加剂摩尔比为1:0.2-1:2；
吡咯衍生物2与碱摩尔比为1:2-1:8；
吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3的摩尔比为1:2-1:6；反应时间为1-30小时；反应温度为30-150 ºC。
3.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3反应的催化剂为醋酸钯，吡咯衍生物2与醋酸钯的摩尔比为1:0.05-1:0.1。
4.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3反应的氧化剂为水合醋酸铜，吡咯衍生物2与水合醋酸铜的摩尔比为1:3-1:5。
5.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3反应的添加剂为四丁基溴化铵与特戊酸的混合物，吡咯衍生物2与四丁基溴化铵和特戊酸的摩尔比为1:0.5:1。
6.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3反应的碱为醋酸钠，吡咯衍生物2与醋酸钠的摩尔比为1:3-1:5。
7.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3的反应在N,N-二甲基甲酰胺和二甲亚砜的混合溶剂中进行，两者体积比为2:1-15:1。
8.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3反应时，其摩尔比是1:2-1:4。
9.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：吡咯衍生物2的摩尔浓度为0.05-1.0M。
10.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3反应时，反应时间12-24小时。
11.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：吡咯衍生物2与β-氯代酮类衍生物3反应的温度为70-140 oC。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20190115 Termination date: 20211126 |
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