CN106544692A - 一种3‑硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法 - Google Patents

一种3‑硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种3‑硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，属于电化学有机合成技术领域。所述制备方法包括如下步骤：在无隔膜的电解池中依次加入电解质、碘化钠、吲哚类化合物、二硒芳醚类化合物、电解溶剂，插入阳极及阴极，搅拌，通电，恒流条件下进行反应，反应完成后，用有机溶剂对电解液进行有机萃取然后再分离提纯得3‑硒芳基吲哚类化合物。本发明使用阳极电极为铂电极或网状玻璃态碳电极（RVC电极），阴极为镍网或网状玻璃态碳电极（RVC电极）或铂，收率高，选择性好，且无需额外添加金属催化剂，从而有效避免使用有毒、昂贵和制备复杂的催化剂，反应体系简单有效，环境友好；本发明所述方法反应在常温常压下操作，简单、安全。

Description

一种3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法
技术领域
本发明属于电化学有机合成技术领域，涉及3-硒芳基吲哚类化合物的合成方法，具体涉及一种3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法。
背景技术
3-硒芳基吲哚类化合物是一类重要的杂环有机硒化合物，因其表现出显著的生物活性，一些含3-硒芳基吲哚结构单元的化合物被应用于治疗过敏、肿瘤、心脏病、艾滋病、肥胖等疾病。此外，3-硒芳基吲哚骨架在有机合成具有着重要的作用。
3-硒芳基吲哚类化合物主要有两种合成策略。一种是利用过渡金属催化，通过邻炔基苯胺类化合物与亲电硒试剂发生亲电环化反应合成3-硒芳基吲哚类化合物。2011年Jin-Heng Li和Xing-Guo Zhang等[Du,H.-A.；Tang,R.-Y.；Deng,C.-L.；Liu,Y.；Li,J.-H.；Zhang,X.-G.Adv.Synth.Catal.2011,353(14-15),2739.]在Advanced Synthesis&Catalysis上报道了用催化量的铁粉在1.1当量I2做添加剂，乙腈做溶剂的条件下，通过N,N-二甲基-邻炔苯基苯胺与二苯二硒醚在80℃N2保护下发生亲电环化合成N,N-二甲基-2-苯基-3-硒苯基吲哚。2013年，GilsonZeni等[A.；Godoi,B.；Menezes,P.H.；Zeni,G.Synlett,2013,24(09),1125.]在Synlett上报道了用FeCl3催化，N,N-二甲基-邻炔苯基苯胺与二苯二硒醚在常温下发生亲电环化合成N,N-二甲基-2-苯基-3-硒苯基吲哚。以上方法需要用到金属作为催化剂，对环境不够友好；所用的邻炔基苯胺类底物必须是N,N-二取代的，且底物带有吸电子基团时产率低，底物限制性大。另一种合成3-硒芳基吲哚类化合物的策略是利用亲电硒试剂直接与吲哚类化合物发生亲电取代生成3-硒芳基吲哚类化合物。2014年，Silveira和Braga等[Azeredo,J.B.；Godoi,M.；Martins,G.M.；Silveira,C.C.；Braga,A.L.J.Org.Chem.2014,79(9),4125.]在TheJournal of Organic Chemistry上报道了二苯基二硒醚和吲哚在I2/DMSO体系中通过微波加热至80℃发生亲电取代合成3-硒苯基吲哚类化合物。2015年，Braga等人[Ferreira,N.L.；Azeredo,J.B.；Fiorentin,B.L.；Braga,A.L.Eur.J.Org.Chem.2015,23,5070.]在European Journal of OrganicChemistry上报道了二苯二硒醚和吲哚通过无机碱K2CO3催化，在60℃时合成3-硒苯基吲哚类化合物。2016年，Huayue Wu等人[Luo,D.；Wu,G.；Yang,H.；Liu,M.；Gao,W.,Huang,X.；Chen,J.；Wu,H.J.Org.Chem.2016,81(11),4485.]在The Journal of Organic Chemistry上报道了硒粉、碘苯和吲哚在N2保护下以Na3PO4作碱，通过CuO催化加热到110℃合成3-苯基吲哚类化合物。以上方法虽然有较好的产率，但仍存在需要加热、官能团容忍性低、需要加入碱等缺点。
发明内容
为了克服现有方法和技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法。以吲哚类化合物和二硒芳醚类化合物为原料，在无隔膜的电解池中加入电解质和碘化钠，插入阳极及阴极，常温常压恒电流条件下进行反应获得3-硒芳基吲哚类化合物。反应所用阳极为惰性电极，无需添加金属催化剂或酸碱，环境友好，条件温和，选择性好，产率高，整个反应过程简单易行。
本发明的合成路线如下：
R表示吲哚环上除3号位外的给电子取代基或吸电子取代基。
本发明的目的通过下述技术方案实现。
一种3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，包括如下步骤：在无隔膜的电解池中依次加入电解质、碘源、吲哚类化合物、二硒芳醚类化合物、电解溶剂，插入阳极及阴极，搅拌，通电，恒流条件下进行反应，反应完成后，用有机溶剂对电解液进行有机萃取然后再分离提纯，得到产物3-硒芳基吲哚类化合物。
优选地，所述阴极为镍网或网状玻璃态碳电极(RVC电极)或铂；所述阳极为网状玻璃态碳电极(RVC电极)或铂。
优选地，所述碘源为碘化钠，碘化钠的加入量为吲哚类反应物摩尔量的10％～200％。
优选地，所述电解溶剂为甲醇和水的混合溶剂，其中甲醇和水的体积比例为50:1～60:1。
优选地，所述电解质为高氯酸或氟硼酸的锂盐、钠盐、钾盐、无机铵盐或有机铵盐的一种以上；所述电解质在电解溶剂中的摩尔浓度为0.1～0.2mol/L。
优选地，所述吲哚类化合物为吲哚或吲哚衍生物，所述二硒芳醚类化合物为二苯基二硒醚，所述吲哚类化合物与二硒芳醚类化合物的摩尔比为1:0.55～1:2，优选为1:0.55～1:0.6。
优选地，所述反应的电流为3～5mA。
优选地，所述反应的时间为6～10h。
优选地，所述有机溶剂为乙酸乙酯。
本发明的制备方法具有如下的优点及效果：
(1)本发明所述方法底物适用范围广，反应选择性好、收率高，操作简单。
(2)本发明所述方法使用的阳极为惰性电极，不存在金属阳极消耗问题，产率高。
(3)本发明使用碘化钠促进反应，无需额外添加金属催化剂、氧化剂或酸碱，从而有效地避免使用有毒物质，在无毒、无害的条件下进行反应，反应体系简单高效，环境友好。
(4)本发明所述方法避免了高温高压的苛刻条件，反应在常温常压下操作，简单、安全。
附图说明
图1为本发明实施例1的产物3a的1H NMR图谱。
图2为本发明实施例1的产物3a的13C NMR图谱。
图3为本发明实施例7的产物3b的1H NMR图谱。
图4为本发明实施例7的产物3b的13C NMR图谱。
图5为本发明实施例8的产物3c的1H NMR图谱。
图6为本发明实施例8的产物3c的13C NMR图谱。
图7为本发明实施例9的产物3d的1H NMR图谱。
图8为本发明实施例9的产物3d的13C NMR图谱。
图9为本发明实施例10的产物3e的1H NMR图谱。
图10为本发明实施例10的产物3e的13C NMR图谱。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
以金属铂为阳极，镍网为阴极，在圆底烧瓶中依次加入1mmol LiClO4、0.02mmolNaI、0.2mmol吲哚、0.11mmol二苯基二硒醚、5mL MeOH、85μL H2O、磁力搅拌子，盖上盖子，接通电源，调节电流为3mA，室温下电解10h。反应结束后，用乙酸乙酯对粗产物进行萃取，分离提纯后得到相应的产物3a，产物3a的收率为92％。本实施例的反应路线如下：
本实施例产物核磁共振氢谱如图1所示[1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)8.38(brs,1H),7.62(d,J＝7.9Hz,1H),7.41-7.38(m,2H),7.26-7.21(m,3H),7.17-7.07(m,4H)]；核磁共振碳谱如图2所示[13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)136.4,133.8,131.2,129.9,128.9,128.7,125.6,122.9,120.8,120.3,111.4,98.1]。
将以上结果与Braga等[Azeredo,J.B.；Godoi,M.；Martins,G.M.；Silveira,C.C.；Braga,A.L.J.Org.Chem.2014,79(9),4125.]报道的文献对照，证实该物质为3a结构式的产物。
实施例2
以网状玻璃态碳电极(RVC电极)为阳极，镍网为阴极，在圆底烧瓶中依次加入1mmol NH4BF4、0.4mmol NaI、0.2mmol吲哚、0.4mmol二苯基二硒醚、5mL MeOH、85μL H2O、磁力搅拌子，盖上盖子，接通电源，调节电流为3mA，室温下电解10h。反应结束后，用乙酸乙酯对粗产物进行萃取，分离提纯后得到相应的产物3a，产物3a的收率为96％。
实施例3
以网状玻璃态碳电极(RVC电极)为阳极，金属铂为阴极，在圆底烧瓶中依次加入1mmol Bu4NClO4、0.2mmol NaI、0.2mmol吲哚、0.25mmol二苯基二硒醚、5mL MeOH、85μL H2O、磁力搅拌子，盖上盖子，接通电源，调节电流为3mA，室温下电解10h。反应结束后，用乙酸乙酯对粗产物进行萃取，分离提纯后得到相应的产物3a，产物3a的收率为93％。
实施例4
以金属铂为阳极，镍网为阴极，在圆底烧瓶中依次加入1mmol NaBF4、0.02mmolNaI、0.2mmol吲哚、0.11mmol二苯基二硒醚、5mL MeOH、100μL H2O、磁力搅拌子，盖上盖子，接通电源，调节电流为3mA，室温下电解10h。反应结束后，用乙酸乙酯对粗产物进行萃取，分离提纯后得到相应的产物3a，产物3a的收率为87％。
实施例5
以金属铂为阳极，金属铂为阴极，在圆底烧瓶中依次加入1mmol NaClO4、0.02mmolNaI、0.2mmol吲哚、0.11mmol二苯基二硒醚、5mL MeOH、93μL H2O、磁力搅拌子，盖上盖子，接通电源，调节电流为4mA，室温下电解8h。反应结束后，用乙酸乙酯对粗产物进行萃取，分离提纯后得到相应的产物3a，产物3a的收率为82％。
实施例6
以金属铂为阳极，镍网为阴极，在圆底烧瓶中依次加入2mmol NH4ClO4、0.02mmolNaI、0.2mmol吲哚、0.11mmol二苯基二硒醚、5mL MeOH、85μL H2O、磁力搅拌子，盖上盖子，接通电源，调节电流为5mA，室温下电解6h。反应结束后，用乙酸乙酯对粗产物进行萃取，分离提纯后得到相应的产物3a，产物3a的收率为84％。
实施例7
以金属铂为阳极，镍网为阴极，在圆底烧瓶中依次加入1mmol LiClO4、0.02mmolNaI、0.2mmol N-甲基吲哚、0.11mmol二苯基二硒醚、5mL MeOH、85μL H2O、磁力搅拌子，盖上盖子，接通电源，调节电流为3mA，室温下电解10h。反应结束后，用乙酸乙酯对粗产物进行萃取，分离提纯后得到相应的产物3b，产物3b的收率为91％。本实施例的反应路线如下：
本实施例产物核磁共振氢谱如图3所示[1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)7.62(d,J＝7.9Hz,1H),7.35-7.05(m,9H),3.78(s,3H)]；核磁共振碳谱如图4所示[13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)137.4,135.6,134.2,130.7,128.9,128.6,125.5,122.4,120.5,120.4,109.5,95.9,33.0]。
将以上结果与Braga等[Azeredo,J.B.；Godoi,M.；Martins,G.M.；Silveira,C.C.；Braga,A.L.J.Org.Chem.2014,79(9),4125.]报道的文献对照，证实该物质为3b结构式的产物。
实施例8
以金属铂为阳极，镍网为阴极，在圆底烧瓶中依次加入1mmol LiClO4、0.02mmolNaI、0.2mmol N-甲基-2-苯基吲哚、0.11mmol二苯基二硒醚、5mL MeOH、85μL H2O、磁力搅拌子，盖上盖子，接通电源，调节电流为3mA，室温下电解10h。反应结束后，用乙酸乙酯对粗产物进行萃取，分离提纯后得到相应的产物3c，产物3c的收率为93％。本实施例的反应路线如下：
本实施例产物核磁共振氢谱如图5所示[1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)7.66(d,J＝7.84Hz,1H),7.40-7.34(m,6H),7.31-7.27(m,1H),7.19-7.13(m,3H),7.08-7.02(m,3H),3.67(s,1H)]；核磁共振碳谱如图6所示[13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)145.8,137.7,134.5,131.2,130.7,130.6,128.8,128.6,128.3,128.0,125.2,122.6,120.8,120.6,109.7,96.4,31.7]。
将以上结果与Larock等[Chen,Y.；Cho,C.-H.；Shi,F.；Larock,R.C.J.Org.Chem.2009,74(17),6802.]报道的文献对照，证实该物质为3c结构式的产物。
实施例9
以金属铂为阳极，镍网为阴极，在圆底烧瓶中依次加入1mmol LiClO4、0.02mmolNaI、0.2mmol 5-甲氧基吲哚、0.11mmol二苯基二硒醚、5mL MeOH、85μL H2O、磁力搅拌子，盖上盖子，接通电源，调节电流为3mA，室温下电解10h。反应结束后，用乙酸乙酯对粗产物进行萃取，分离提纯后得到相应的产物3d，产物3d的收率为96％。本实施例的反应路线如下：
本实施例产物核磁共振氢谱如图7所示[1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)8.34(br,s,1H),7.36(d,J＝2.57Hz,1H),7.26-7.19(m,3H),7.12-7.04(m,4H),6.88(dd,J1＝2.43Hz,J2＝8.79Hz,1H),3.76(s,3H)]；核磁共振碳谱如图8所示[13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)155.0,133.9,131.9,131.3,130.7,128.9,128.5,125.5,113.4,112.2,101.5,97.5,55.8]。
将以上结果与Braga等[Azeredo,J.B.；Godoi,M.；Martins,G.M.；Silveira,C.C.；Braga,A.L.J.Org.Chem.2014,79(9),4125.]报道的文献对照，证实该物质为3d结构式的产物。
实施例10
以金属铂为阳极，镍网为阴极，在圆底烧瓶中依次加入1mmol LiClO4、0.02mmolNaI、0.2mmol 5-溴吲哚、0.11mmol二苯基二硒醚、5mL MeOH、85μL H2O、磁力搅拌子，盖上盖子，接通电源，调节电流为3mA，室温下电解10h。反应结束后，用乙酸乙酯对粗产物进行萃取，分离提纯后得到相应的产物3e，产物3e的收率为65％。本实施例的反应路线如下：
本实施例产物核磁共振氢谱如图9所示[1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)8.45(br,s,1H),7.77(m,1H),7.44(d,J＝2.54Hz,1H),7.33-7.09(m,7H)]；核磁共振碳谱如图10所示[13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)135.0,133.3,132.4,131.9,129.0,128.7,125.9,125.8,122.9,114.3,112.9,97.8]。
将以上结果与Braga等[Azeredo,J.B.；Godoi,M.；Martins,G.M.；Silveira,C.C.；Braga,A.L.J.Org.Chem.2014,79(9),4125.]报道的文献对照，证实该物质为3e结构式的产物。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：在无隔膜的电解池中依次加入电解质、碘源、吲哚类化合物、二硒芳醚类化合物、电解溶剂，插入阳极及阴极，搅拌，通电，恒流条件下进行反应，反应完成后，用有机溶剂对电解液进行有机萃取然后再分离提纯，得到3-硒芳基吲哚类化合物。
2.根据权利要求1所述的3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，其特征在于，所述吲哚类化合物与二硒芳醚类化合物的摩尔比为1: 0.55~1: 2。
3.根据权利要求1所述的3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，其特征在于，所述阴极为镍网、网状玻璃态碳电极或铂；所述阳极为网状玻璃态碳电极或铂。
4.根据权利要求1所述的3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，其特征在于，所述碘源为碘化钠，碘化钠的加入量为吲哚类化合物摩尔量的10%~200%。
5.根据权利要求1所述的3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，其特征在于，所述电解溶剂为甲醇和水的混合溶剂，其中甲醇和水的体积比例为50:1~60:1。
6.根据权利要求1所述的3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，其特征在于，所述电解质为高氯酸、氟硼酸的锂盐、钠盐、钾盐、无机铵盐和有机铵盐中的一种以上。
7.根据权利要求1所述的3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，其特征在于，所述电解质在电解溶剂中的摩尔浓度为0.1~0.2mol/L。
8.根据权利要求1所述的3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，其特征在，所述反应的电流为3~5mA。
9.根据权利要求1所述的3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，其特征在于，所述反应的时间为6~10h。
10.根据权利要求1所述的3-硒芳基吲哚类化合物的电化学制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙酸乙酯。
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