CN107501161B - 一种靛红衍生物的绿色催化合成方法 - Google Patents

一种靛红衍生物的绿色催化合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种靛红衍生物的绿色催化合成方法，该方法是以靛红类化合物和含有α‑氢的酮为原料，在聚醚胺D‑230催化下，以水为溶剂发生Aldol反应，得到靛红衍生物。本发明方法具有如下优点：(1)使用水作为反应溶剂，避免了有机溶剂的使用，绿色环保；(2)分离方便，仅需简单的过滤操作即可将产物从反应溶剂中分离；(3)催化剂水溶性好，可循环使用；(4)具有良好的底物适用性，对于含有不同取代基的靛红、芳基酮、烷基酮和硝基烷烃都适用，适用于工业化规模生产。

Description

一种靛红衍生物的绿色催化合成方法
技术领域
本发明属于靛红衍生物的合成技术领域，具体涉及到以聚醚胺D-230为催化剂催化靛红与酮发生Aldol反应。
背景技术
在天然产物和人工合成的化合物中，吲哚是一种非常重要的杂环，常常作为活性生物碱被发现，特别是3-取代-3-羟基-2-羰基吲哚结构单元在天然产物和药物活性化合物中广泛存在，已显示出抗肿瘤、抗氧化性等多种药理活性，因此受到有机化学和药物化学领域研究者极大的兴趣。
目前关于制备3-取代-3-羟基-2-羰基吲哚的方法有很多，其中比较有效的方法包括使用有机小分子催化剂(J Org Chem,2005,70,7418-7421)，使用强有机Lewis碱在有机溶剂中发生反应(Tetrahedron,2009,65,990-997)，Wei-Cheng Yuan课题组发现加入分子筛可以促进硝化Aldol反应的进行，但是最佳溶剂DMF仍然是有机溶剂(Green Chemistry,2009,11,1465-1476)。通过文献调研，不难看出有机溶剂是靛红通过Aldol反应衍生化的最有效途径，然而有机溶剂的大量使用对于环境造成难以逆转的伤害。近年来，水作为清洁溶剂越来越受到关注，其使用可以最大程度降低对环境的污染，Yong Zhang等使用DACBO可在水中催化羟醛缩合反应的发生(Green Chemistry 2015,17,3266-3270)，Keshri NathTiwari课题组使用有机碱1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)在加热条件下(80℃)在水中催化靛红与含有α-氢的酮发生Aldol反应(Synthetic communications,2016,46,620-625)。由于DABCO是有机路易斯强碱，在水相发生反应更易于脂溶性好的产物作用而难以回收利用，且由于碱性较强，容易进一步发生消除反应得到烯烃。因此开展在水相中合成靛红衍生物的合成方法以达到减少环境污染，提高催化效率的目的，会对工农业生产产生积极的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服有机lewis碱存在的缺点，提供一种高效、低耗、可在水中循环使用的绿色催化剂催化靛红与亲核试剂发生羟醛缩合反应制备靛红衍生物的方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案为：以水为溶剂、聚醚胺D-230为催化剂，将式I所示的靛红类化合物与式II或III所示的含有α-氢的酮在常温条件下进行羟醛缩合反应，即得到式II′或III′所示的靛红衍生物。
式中R1、R2各自独立的代表H、卤素、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基、CF3中的任意一种，R3代表H、甲基或苯基，R4代表H，Ar代表芳基或杂环芳基，n为1或2。
上述的R1、R2优选各自独立的代表H、Cl、Br中的任意一种，且R1、R2中至少有一个代表H，R3优选代表H。
上述述的Ar优选代表苯基、C1～C4烷基取代苯基、C1～C4烷氧基取代苯基、卤代苯基、硝基取代苯基、羟基取代苯基、萘基、呋喃基、噻吩基、吡啶基中的任意一种，进一步优选代表苯基、甲基取代苯基、溴代苯基、氯代苯基、氟代苯基、羟基取代苯基、呋喃基、噻吩基、吡啶基中的任意一种。
上述的靛红类化合物与含有α-氢的酮的摩尔比优选为1:1.1～1.3，聚醚胺D-230的加入量优选为靛红类化合物摩尔量的5％～10％。
本发明以聚醚胺D-230为催化剂，催化靛红类化合物的3-位羰基与含有α-氢的酮发生羟醛缩合反应。该方法具有如下优点：(1)使用水作为反应溶剂，方便，廉价，绿色环保，避免了有机溶剂的使用；(2)反应条件温和，常温下即可高效反应；(3)催化剂聚醚胺D-230的用量少，且由于催化剂水溶性好，可循环使用；(4)具有良好的底物适用性，对于含有不同取代基的靛红、芳基酮、烷基酮都适用，适用于工业化规模生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
将0.050g(0.34mmol)靛红、43.63μL(0.374mmol)苯乙酮、8.35μL(0.034mmol)聚醚胺D-230加入1.5mL水中，在常温下反应2小时，用乙酸乙酯萃取，柱色谱分离有机相，得到结构式如下的3-羟基-(3′-苯乙酮)靛红，其产率为97.7％。
实施例2
在实施例1中，所用的苯乙酮用等摩尔的对溴苯乙酮替换，反应时间延长至12小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-对溴苯乙酮)靛红，其产率为80％。
实施例3
在实施例1中，所用的苯乙酮用等摩尔的间氯苯乙酮替换，反应时间延长至3小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-间氯苯乙酮)靛红，其产率为87％。
实施例4
在实施例1中，所用的苯乙酮用等摩尔的对硝基苯乙酮替换，反应时间延长至4小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-对硝基苯乙酮)靛红，其产率为50％。
实施例5
在实施例1中，所用的苯乙酮用等摩尔的对氟苯乙酮替换，反应时间延长至4.5小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-对氟苯乙酮)靛红，其产率为76％。
实施例6
在实施例1中，所用的苯乙酮用等摩尔的2-乙酰基吡啶替换，反应时间缩短至1.5小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-2-乙酰基吡啶)靛红，其产率为72％。
实施例7
在实施例1中，所用的苯乙酮用等摩尔的2-乙酰基呋喃替换，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-2-乙酰基呋喃)靛红，其产率为82％。
实施例8
在实施例1中，所用的苯乙酮用等摩尔的2-乙酰基噻吩替换，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-2-乙酰基噻吩)靛红，其产率为83％。
实施例9
在实施例1中，所用的苯乙酮用等摩尔的1-茚酮替换，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-1-茚酮)靛红，其产率为66％。
实施例10
在实施例1中，所用的苯乙酮用等摩尔的1-乙酰基萘替换，反应时间延长至16小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-1-乙酰基萘)靛红，其产率为40％。
实施例11
在实施例1中，所用的苯乙酮用等摩尔的2′-羟基苯乙酮替换，反应时间缩短至1.5小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-2′-羟基苯乙酮)靛红，其产率为64％。
实施例12
在实施例1中，所用的靛红用等摩尔的5-甲基靛红替换，反应时间延长至12小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′苯乙酮)-5-甲基靛红，其产率为69％。
实施例13
在实施例1中，所用的靛红用等摩尔的5-甲氧基靛红替换，反应时间延长至12小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′苯乙酮)-5-甲氧基靛红，其产率为85％。
实施例14
在实施例1中，所用的靛红用等摩尔的5-氯靛红替换，反应时间延长至4小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′苯乙酮)-5-氯基靛红，其产率为93％。
实施例15
在实施例1中，所用的靛红用等摩尔的5-溴靛红替换，反应时间延长至4小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′苯乙酮)-5-溴基靛红，其产率为82％。
实施例16
在实施例1中，所用的靛红用等摩尔的1-甲基靛红替换，反应时间延长至20小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-苯乙酮)-1-甲基靛红，其产率为47％。
实施例17
在实施例1中，所用的靛红用等摩尔的1-甲基靛红替换，所用的苯乙酮用等摩尔对溴苯乙酮替换，反应时间延长至16小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-对溴苯乙酮)-1-甲基靛红，其产率为42％。
实施例18
在实施例1中，所用的靛红用等摩尔的7-三氟甲基靛红替换，反应时间延长至8小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-苯乙酮)-7-三氟甲基靛红，其产率为39％。
实施例19
在实施例1中，所用的靛红用等摩尔的1-苯基靛红替换，所用的苯乙酮用等摩尔对溴苯乙酮替换，反应时间延长至8小时，其他步骤与实施例1相同，得到结构式如下的3-羟基-(3′-对溴苯乙酮)-1-苯基靛红，其产率为35％。

Claims (5)

1.一种靛红衍生物的绿色催化合成方法，其特征在于：以水为溶剂、聚醚胺D-230为催化剂，将式I所示的靛红类化合物与式II或III所示的含有α-氢的酮在常温条件下进行羟醛缩合反应，即得到式II′或III′所示的靛红衍生物；
式中R1、R2各自独立的代表H、卤素、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基中的任意一种，R3代表H，R4代表H，Ar代表苯基、C1～C4烷基取代苯基、C1～C4烷氧基取代苯基、卤代苯基、羟基取代苯基、萘基、呋喃基、噻吩基、吡啶基中的任意一种，n为1或2。
2.根据权利要求1所述的靛红衍生物的绿色催化合成方法，其特征在于：所述的R1、R2各自独立的代表H、Cl、Br中的任意一种，且R1、R2中至少有一个代表H，R3代表H。
3.根据权利要求1所述的靛红衍生物的绿色催化合成方法，其特征在于：所述的Ar代表苯基、甲基取代苯基、溴代苯基、氯代苯基、氟代苯基、羟基取代苯基、呋喃基、噻吩基、吡啶基中的任意一种。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的靛红衍生物的绿色催化合成方法，其特征在于：所述靛红类化合物与含有α-氢的酮的摩尔比为1:1.1～1.3。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的靛红衍生物的绿色催化合成方法，其特征在于：所述的聚醚胺D-230的加入量为靛红类化合物摩尔量的5％～10％。
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