CN106831531B - 一种靛红衍生物及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种靛红衍生物及其合成方法，先取N‑取代吲哚酮加入溶剂中，再加入氧化剂，在90～140℃油浴反应至反应体系由澄清液变成红棕色液体；除去反应体系中的溶剂，得到粗产物，将粗产物依次进行萃取和分离，得到靛红衍生物。本发明中通过使用N‑取代吲哚酮为原料，N‑取代吲哚酮分子中含有一个亚甲基，且其邻位为苯基，这样的苄位亚甲基在氧化剂作用下，更能形成稳定的中间体，配合控制反应温度，从而实现N‑苯基吲哚酮在氧化剂的作用下氧化成目标产物靛红衍生物，且有效减少副产物生成，最后通过萃取和分离进行提纯。本发明合成线路简单，简化步骤，且有效避免的副产物的生成，充分利用了原子效率，提高了靛红衍生物的产率。

Description

一种靛红衍生物及其合成方法
【技术领域】
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种靛红衍生物及其合成方法。
【背景技术】
靛红衍生物在有机合成中起着重要的作用，它不仅可以作为染料和医药中间体，生产药物辛可芬、染料分散黄E-3G，其中N-苯基靛红还可以应用于化学发光免疫分析试剂的合成。化学发光免疫分析(Chemiluminescence Immunoassay，简称为CLIA)作为一种新型的标记免疫测定技术，应用于微量抗体或者抗原的检测。这种分析方法与放射免疫(又称为RIA)和酶免疫(又称为EIA)相比有着明显的优点：操作简便、灵敏度高、快速且易于标准化操作，且实验过程中不产生放射性物质。CLIA检测技术已开发出多种类型的化学发光底物，最为常见的应用于生物学、医学研究的主要有吖啶酯类、鲁米诺及其衍生物等。其中吖啶酯和吖啶酰胺类吖啶衍生物作为免疫分析示踪物有着更为优越的特点：发光迅速，量子产率高，稳定性好，无毒无需催化剂等，从而得到广泛的应用。
作为化学发光免疫分析试剂，9-[[4-[[(2,5-二氧代-1-吡咯烷基)氧基]羰基]-2,6-二甲基苯氧基]羰基]-10-(3-磺基丙基)-吖啶内盐(NSP-DMAE-NHS)，9-[[[4-[(2,5-二氧代-1-吡咯烷基)氧基]-4-氧代丁基][(4-甲基苯基)磺酰基]氨基]羰基]-10-(3-磺酸基丙基)-吖啶内盐(NSP-SA-NHS)是经常使用的。因此，吖啶酯(NSP-DMAE-NHS)，吖啶磺酰胺(NSP-SA-NHS)的合成方法是比较有重要的，然而在合成NSP-DMAE-NHS，NSP-SA-NHS时，可以使用N-苯基靛红作为原料通过一些列的化学反应，最终生成NSP-DMAE-NHS，NSP-SA-NHS。N-苯基靛红的化学结构式如下所示：
现有的合成技术中，基本使用二苯胺为底物原料，加入草酰氯反应得到中间体，再经过无水三氯化铝催化合成N-苯基靛红，然而在经过一系列化学合成步骤时，又产生了很多的副产物，尤其是二苯胺和草酰氯生成如下结构的副产物，使得目标产物产率大大降低。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种靛红衍生物及其合成方法，降低副产物，提高目标产物产率。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
包括以下步骤：
(1)取N-取代吲哚酮加入溶剂中，再加入氧化剂，在90～140℃油浴反应至反应体系由澄清液变成红棕色液体；
(2)除去反应体系中的溶剂，得到粗产物，将粗产物依次进行萃取和分离，得到靛红衍生物。
进一步地，得到的靛红衍生物的结构式为：
其中的R1和步骤(1)中N-取代吲哚酮中的取代基均为甲基、乙基、苯基、对甲基苯基、对溴苯基或2,6-二氯苯基。
进一步地，步骤(1)中的溶剂为二恶烷，且N-取代吲哚酮与二恶烷的比为1mmol：(5～20)mL。
进一步地，步骤(1)中的N-取代吲哚酮与氧化剂的摩尔比为1：(1～2)。
进一步地，步骤(1)中的氧化剂为SeO2。
进一步地，步骤(1)中油浴反应8～12h。
进一步地，步骤(2)中的萃取是向粗产物中加入乙酸乙酯溶解萃取两次，合并有机相后用无水硫酸镁干燥。
进一步地，步骤(2)中的分离是采用体积比为1:10的乙酸乙酯石油醚混合液作为洗脱剂过柱分离。
本发明靛红衍生物其结构式如下：
R1为甲基、乙基、苯基、对甲基苯基、对溴苯基或2,6-二氯苯基。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明中提供了一种新的靛红衍生物的合成方法，通过使用N-取代吲哚酮为原料，N-取代吲哚酮分子中含有一个亚甲基，且其邻位为苯基，这样的苄位亚甲基在氧化剂作用下，更能形成稳定的中间体，配合控制反应温度，从而实现N-苯基吲哚酮在氧化剂的作用下氧化成目标产物靛红衍生物，且有效减少副产物生成，最后通过萃取和分离进行提纯。本发明合成线路简单，简化步骤，且有效避免的副产物的生成，充分利用了原子效率，提高了靛红衍生物的产率，产率在84％以上，甚至高达90％。
进一步地，本发明通过控制反应时间和氧化剂种类，利于增加产物产率。
本发明的靛红衍生物可以用于生物医药中间体等领域及化学发光试剂的制备，成本低。
【具体实施方式】
本发明对不同取代基的化合物进行了一系列的反应，R1可以为甲基，乙基，苯基，对甲基苯基，对溴苯基，2,6-二氯苯基。
称取N-取代吲哚酮1mmol放入100mL的圆底烧瓶中，用量筒量取5～20ml的二恶烷加入圆底烧瓶，之后再向其加入1～2mmol的二氧化硒(氧化剂SeO2)，在油浴中温度控制在90～140℃加热，反应体系由澄清液变成红棕色液体，一般是反应持续8～12h后停止加热冷却到室温。
随后旋蒸除去反应体系中的二恶烷，得到粗产物，向粗产物中加入10～30ml的乙酸乙酯直至溶解粗产物后，用分液漏斗萃取2次，合并有机相，加入无水硫酸镁干燥。最后加入硅胶旋成干粉末上柱，用极性的洗脱剂过柱，洗脱剂为体积比为1:10的乙酸乙酯石油醚混合液，得N-苯基靛红砖红色的固体。
实施例1
当R1为苯基时，产物名称：N-苯基靛红
称取N-苯基吲哚酮1mmol(209mg)放入100mL的圆底烧瓶中，用量筒量取15ml的二恶烷加入圆底烧瓶，之后再向其加入1mmol(111mg)的二氧化硒(SeO2)，在130℃的油浴中加热回流，反应体系持续10h后停止加热冷却到室温。
随后旋蒸除去反应体系中的二恶烷，在反应体系中加入20ml的乙酸乙酯溶解目标产物后，用分液漏斗萃取2次，合并有机相，加入无水硫酸镁干燥。最后加入硅胶旋成干粉末上柱，用乙酸乙酯石油醚混合液过柱，得N-苯基靛红200.7mg砖红色的固体，产率为90％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.68(dd,J＝7.5,0.8Hz,1H),7.59–7.52(m,3H),7.48–7.39(m,3H),7.17(td,J＝7.5,0.6Hz,1H),6.90(d,J＝8.0Hz,1H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ182.91(s),157.33(s),151.66(s),138.39(d,J＝2.9Hz),132.91(s),129.97(s),128.84(s),126.74(s),125.79(d,J＝43.2Hz),124.33(s),117.49(s),111.32(s).
N-苯基吲哚酮制备N-苯基靛红的合成路线：
实施例2
当R1为甲基时，产物名称：N-甲基靛红
实验中将之前加入的N-苯基吲哚酮换成N-甲基吲哚酮，其余步骤和实施例1一样，得红色固体，产率为84％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.70–7.55(m,1H),7.14(t,J＝7.5Hz,1H),6.91(d,J＝7.9Hz,1H),3.26(s,1H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ183.35(s),158.25(s),151.47(s),138.43(s),125.26(s),123.84(s),117.45(s),109.95(s),26.22(s).
实施例3
当R1为乙基时，产物名称：N-乙基靛红
实验中将之前加入的N-苯基吲哚酮换成N-乙基吲哚酮，其余步骤和实施例1一样，得红色固体，产率为85％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.66–7.55(m,2H),7.12(td,J＝7.6,0.5Hz,1H),6.95(d,J＝7.9Hz,1H),3.79(q,J＝7.2Hz,2H),1.32(t,J＝7.2Hz,3H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ183.96(s),158.12(s),150.88(s),138.71(s),125.61(s),123.89(s),117.80(s),110.39(s),35.20(s),12.75(s).
实施例4
当R1为对溴苯基时，产物名称：N-(4-溴苯基)靛红
实验中将之前加入的N-苯基吲哚酮换成N-(4-溴苯基)吲哚酮，其余步骤和实施例1一样，得红色固体，产率为89％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.68(s,2H),7.57(d,J＝1.3Hz,1H),7.49–7.40(m,1H),7.32(d,J＝8.7Hz,2H),7.20(dd,J＝7.9,7.3Hz,1H),6.90(d,J＝8.0Hz,1H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ182.39(s),157.15(s),151.08(s),138.44(s),133.20(s),131.93(s),129.97(s),127.57(s),126.02(s),125.79(s),124.59(s),122.50(s),117.56(s),111.13(s).
实施例5
当R1为对甲基苯基时，产物名称：N-(4-甲基苯基)靛红
实验中将之前加入的N-苯基吲哚酮换成N-(4-甲基苯基)吲哚酮，其余步骤和实施例1一样，得红色固体，产率为85％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.49–7.46(s,1H),7.36–7.32(m,4H),7.28(d,J＝9.3Hz,3H),6.77(d,J＝8.1Hz,1H),2.42(s,3H),2.35(s,3H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ183.31(s),157.57(s),149.75(s),138.75(s),134.05(s),130.56(s),130.49(s),126.00(s),125.73(s),125.72(s),124.91(s),117.53(s),111.90(s),111.12(s),21.24(s),20.67(s).
实施例6
当R1为对2,6-二氯苯基时，产物名称：N-(2,6-二氯苯基)靛红
实验中将之前加入的N-苯基吲哚酮换成N-(2,6-二氯苯基)吲哚酮，其余步骤和实施例1一样，得红色固体，产率为89％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.67(d,J＝7.4Hz,1H),7.53–7.43(m,3H),7.36(dd,J＝8.9,7.3Hz,1H),7.14(t,J＝7.5Hz,1H),6.43(d,J＝8.0Hz,1H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ181.63(s),156.56(s),150.19(s),138.65(s),135.33(s),131.50(s),129.21(s),128.85(s),125.88(s),124.57(s),117.67(s),111.19(s).
实施例7
称取N-苯基吲哚酮1mmol放入100mL的圆底烧瓶中，用量筒量取5ml的二恶烷加入圆底烧瓶，之后再向其加入1.5mmol的SeO2，在100℃的油浴中加热回流，反应体系持续12h后停止加热冷却到室温。
随后旋蒸除去反应体系中的二恶烷，在反应体系中加入10ml的乙酸乙酯溶解目标产物后，用分液漏斗萃取2次，合并有机相，加入无水硫酸镁干燥。最后后加入硅胶旋成干粉末上柱，用乙酸乙酯石油醚混合液过柱，得N-苯基靛红砖红色的固体，产率为88％。
实施例8
称取N-苯基吲哚酮1mmol放入100mL的圆底烧瓶中，用量筒量取20ml的二恶烷加入圆底烧瓶，之后再向其加入2mmol的SeO2，在140℃的油浴中加热回流，反应体系持续8h后停止加热冷却到室温。
随后旋蒸除去反应体系中的二恶烷，在反应体系中加入30ml的乙酸乙酯溶解目标产物后，用分液漏斗萃取2次，合并有机相，加入无水硫酸镁干燥。最后后加入硅胶旋成干粉末上柱，用乙酸乙酯石油醚混合液过柱，得N-苯基靛红砖红色的固体，产率为87％。
实施例9
改变油浴反应温度，依次为25、60、90、140和160℃，其它条件与实施例1相同，其产率结果如下表1所示。
表1不同温度对反应产率在影响结果
温度(℃) 产率(％)
25 0
60 0
90 82
140 86
160 50
由表1可知，本发明中随反应温度的增加，产率先增加后降低，其在高温环境下，目标产物结构不稳定，因此本发明在90～140℃反应时能够得到较高产率的产物，产率在82～90％。
实施例10
改变油浴反应时间，依次为4、6、8、12和14h，其它条件与实施例1相同，其产率结果如下表2所示。
表2不同时间对反应产率在影响结果
时间(h) 产率(％)
4 0
6 5
8 84
12 90
14 90.2
由表1可知，本发明中在8～12h反应时能够得到较高产率的产物，但是随着反应时间增加，在12h后产率基本持平，为节约能耗，本发明中选择反应时间为8～12h。
实施例11
改变氧化剂种类，分别为Oxone和TBHP与溴化铜按摩尔比为1:2的混合物，氧化剂其它条件与实施例1相同，其产率结果如下表3所示。
表3不同时间对反应产率在影响结果
氧化剂 产率(％)
Oxone+溴化铜 32
TBHP+溴化铜 35
由实施例1和表3可知，本发明中使用的氧化剂能够显著增加产物产率。
本发明中提供了一种新的N-苯基靛红的合成方法，使用N-取代吲哚酮为原料，二氧化硒为氧化剂，N-苯基吲哚酮在二氧化硒的作用下氧化成目标产物靛红衍生物且无副产物生成。这样的合成线路可以明显降低在合成靛红衍生物过程中产生的副产物，充分利用了原子效率，提高了N-苯基靛红的产率。

Claims (6)

1.一种靛红衍生物的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)取N-取代吲哚酮加入溶剂中，再加入氧化剂，在90～140℃油浴反应至反应体系由澄清液变成红棕色液体；
(2)除去反应体系中的溶剂，得到粗产物，将粗产物依次进行萃取和分离，得到靛红衍生物；
步骤(1)中的氧化剂为SeO2；
所述的靛红衍生物的结构式为：
其中的R1和步骤(1)中N-取代吲哚酮中的取代基均为甲基、乙基、苯基、对甲基苯基、对溴苯基或2,6-二氯苯基。
2.根据权利要求1所述的一种靛红衍生物的合成方法，其特征在于：步骤(1)中的溶剂为二恶烷，且N-取代吲哚酮与二恶烷的比为1mmol：(5～20)mL。
3.根据权利要求1所述的一种靛红衍生物的合成方法，其特征在于：步骤(1)中的N-取代吲哚酮与氧化剂的摩尔比为1：(1～2)。
4.根据权利要求1所述的一种靛红衍生物的合成方法，其特征在于：步骤(1)中油浴反应8～12h。
5.根据权利要求1所述的一种靛红衍生物的合成方法，其特征在于：步骤(2)中的萃取是向粗产物中加入乙酸乙酯溶解萃取两次，合并有机相后用无水硫酸镁干燥。
6.根据权利要求1所述的一种靛红衍生物的合成方法，其特征在于：步骤(2)中的分离是采用体积比为1:10的乙酸乙酯石油醚混合液作为洗脱剂过柱分离。
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