CN108707101A - 光催化合成生物碱的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光催化合成生物碱的方法，所述生物碱包括吲哚稠环类和吲哚螺环类化合物，过程如下：以氮芳基丙烯酰胺为原料在光催化下与过氧化物合成3‑缩醛2‑吲哚酮类化合物，经水解得到3‑甲酰基‑2‑吲哚酮类化合物，进一步还原合成生物碱，该方法路线温和、效率高效。该反应在室温光照下即可发生，条件温和，具有较好的底物通用性和官能团容忍性。

Description

光催化合成生物碱的方法
技术领域
本发明涉及化合物合成技术领域，具体涉及一种光催化合成生物碱的方法，尤其是合成吲哚稠环类化合物或吲哚螺环类化合物的方法。
背景技术
2-吲哚酮骨架类似与腺嘌呤结构，其衍生物具有抑制、调节受体激酶和抗肿瘤的活性，3-官能化2-吲哚酮结构是合成其衍生物的常用中间体，是很多天然产物的重要骨架，如吲哚螺环类天然产物(如结构式1-7)，或吲哚稠环类天然产物(如结构式8-12)的重要前体。这一类化合物也是医药领域的重要中间体，例如以3-官能化2-吲哚酮为骨架的Ziprasid-one、Horsfiline、Paraherquamide、Rhyncophylline和Gelsemium alkaloids等药物已经成为众所周知的活性药物，在人类的日常生活中发挥着重要的作用。另外，2-吲哚酮化合物在功能材料和燃料领域也发挥着重要的作用，是构筑具有光电性质的化合物的重要前驱体。
由于其用途的多样性，使得2-吲哚酮成为广大有机化学家研究的热点。国内外有机合成化学家发展了许多高效的合成方法，如：苯胺的内酰胺化，靛红的还原，吲哚的氧化，过渡金属催化的内酰胺化，Heck反应合成2-吲哚酮等。对3-官能化2-吲哚酮尤其是3位季碳的2-吲哚酮合成却往往需要通过2-吲哚酮的进一步转化间接得到，或者是通过其他金属催化的方法合成(如Heck反应)，然而利用金属催化的方法合成3-官能化2-吲哚酮时，对合成原料具有较高要求，往往需要多步反应制备得到，这大大的降低了合成效率。在众多的合成方法中，从氮芳基丙烯酰胺出发，对双键进行官能化的同时发生分子内环化反应是目前合成3-官能化2-吲哚酮直接高效的策略，目前也已有相关文献报道，以氮芳基丙烯酰胺为原料合成3-官能化2-吲哚酮的结构式如下：
甲酰基在有机合成中占有极其重要地位的一类多用途的官能团。由于其显著的反应活性，可进行许多反应，包括经典的羟醛缩合反应、Wittig反应、Prin反应、Knoevenagel反应等。然而在以氮芳基丙烯酰胺为原料合成3-官能化2-吲哚酮的策略中，目前仍缺乏一种非常有效的直接引入甲酰基官能团至3-取代2-吲哚酮中的合成方法(而需要指出的是，具有甲酰基官能团的3-取代2-吲哚酮是合成吲哚稠环生物碱的重要前体)。因此发展温和的通用的引入甲酰基官能团合成3-官能化2-吲哚酮，进一步合成生物碱，尤其是吲哚稠环类化合物或吲哚螺环类化合物具有重要的意义同时也存在巨大挑战。
发明内容：
本发明的目的是提供一种光催化合成生物碱的方法，以氮芳基丙烯酰胺为原料合成3-甲酰基-2-吲哚酮，进一步合成生物碱，该方法路线温和、效率高效。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种光催化合成3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物的方法，具体步骤如下：
1)惰性气氛下，将式(I)所示的氮芳基丙烯酰胺化合物、光敏剂、氧化剂和甲酰基等效体在光照下反应得到式(II)所示的3-缩醛-2-吲哚酮类化合物；
2)将式(II)所示的3-缩醛-2-吲哚酮类化合物在酸性溶液作用下水解得到式(III)所示的3-甲酰基-2-吲哚酮化合物；
其中，R1和R2各自独立地为烷基或芳基；
X为N或CR6；
R3和R6各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氰基、-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；
或R2和R6可与它们相连的原子一起形成杂环基；
R7和R8各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；
R4和R5各自独立地为烷基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；R4和R5可与它们相连的氧原子一起形成杂环基；
m为0、1、2、3或4；
所述-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、烷基、烷氧基、卤代烷基、氨基、芳基或杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，所述惰性气氛是指氮气气氛或氩气气氛。
进一步地，所述光敏剂可为任意光敏剂，包括金属钌和铱联吡啶类催化剂、有机染料催化剂、无机半导体催化剂或有机半导体催化剂。特别是氰基咔唑-多孔有机聚合物光催化剂，例如4CzIPN。
进一步地，所述氧化剂为任意氧化剂，如双氧水、DTBP、TBHP等过氧化物或氧气、PhI(OAc)2等。
进一步地，所述光照所用的光源可为紫外光或者可见光等，特别是蓝光等可见光，例如5W蓝光。进一步地，所述光照时长为8～24h，优选为12h。
进一步地，步骤1)反应在室温下溶剂中进行，所述溶剂可为常见的有机溶剂，如二氯(溴)甲烷、氯(溴)仿、丙酮、乙醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环、1,3-二氧戊烷、二甲氧基甲烷等。所述室温是指在15～35℃。
进一步地，所述甲酰基等效体可为1,3-二氧戊烷，等，R4和R5具有如本发明所述的含义。R4和R5各自独立地为烷基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；R4和R5可与它们相连的氧原子一起形成杂环基。
进一步地，所述酸性溶液包括盐酸、醋酸、硫酸等无机酸水溶液或其他有机酸，特别是盐酸水溶液。
进一步地，所述R1和R2各自独立地为C1-8烷基或C6-14芳基；
所述烷基和芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、氨基、C6-12芳基或C1-8杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，所述R1和R2各自独立地为C1-4烷基、苯基、萘基或芴基；
所述C1-4烷基、苯基、萘基和芴基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、氨基、苯基、萘基、呋喃基、吡啶基、哒嗪基或噻吩基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，R3和R6各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氰基、-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、C3-14环烷烃、C1-12杂环基、C6-12芳基或C1-8杂芳基；
或R2和R6可与它们相连的原子一起形成C1-12杂环基；
R7和R8各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、C3-14环烷烃、C1-12杂环基、C6-12芳基或C1-8杂芳基；
所述-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、氨基、C6-12芳基或C1-8杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，R3和R6各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氰基、-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、C3-6环烷烃、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；
或R2和R6可与它们相连的原子一起形成C1-5杂环基；
R7和R8各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、C3-6环烷烃、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；
所述-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、苯基、萘基和吡啶基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、氨基、苯基、萘基或吡啶基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，所述R4和R5各自独立地为C1-8烷基、C1-8卤代烷基、C3-14环烷基、C1-14杂环基、C6-14芳基或C1-8杂芳基；R4和R5可与它们相连的氧原子形成C1-14杂环基；
m为0、1、2、3或4；
所述烷基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、氨基、C6-12芳基或C1-8杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，所述R4和R5各自独立地为C1-4烷基、C1-4卤代烷基、C3-8环烷基、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；R4和R5可与它们相连的氧原子形成C1-6杂环基；
m为0、1、2、3或4；
所述烷基、卤代烷基、环烷基、杂环基、苯基、萘基和吡啶基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、氨基、苯基、萘基或吡啶基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，所述3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物包括如下结构式所示的化合物：
一方面，本发明提供一种光催化合成生物碱的方法，具体步骤如下：
将本发明所述方法制备的式(III)所示的3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物还原得到式(IV)所示的吲哚稠环类化合物或式(V)所示的吲哚螺环类化合物；
其中，Y为O或NR9；
R1和R2各自独立地为烷基或芳基；
X为N或CR6；
R3和R6各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氰基、-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；
或R2和R6可与它们相连的原子一起形成杂环基；
R7和R8各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；
R9为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；
R11为氢、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；
m为0、1、2、3或4；
所述-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、烷基、烷氧基、卤代烷基、氨基、芳基或杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，所述还原反应的还原条件包括：四氢铝锂+THF。
进一步地，所述还原反应的还原条件包括：R1NH2+NaBH3CN或R1NH2+NaBH4；R1具有如本发明所述的含义。
进一步地，所述还原反应之前，式(III)所示3-甲酰基-2-吲哚酮化合物还需在胺盐存在的条件下进行缩合。
进一步地，所述胺盐包括R8NH3Cl等。R8具有如本发明所述的含义。
进一步地，R9为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、C3-14环烷烃、C1-12杂环基、C6-12芳基或C1-8杂芳基；
所述烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、氨基、C6-12芳基或C1-8杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，R9为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、C3-6环烷烃、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；
所述烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、苯基、萘基和吡啶基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、氨基、苯基、萘基或吡啶基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，所述R1和R2各自独立地为C1-8烷基或C6-14芳基；
所述烷基和芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、氨基、C6-12芳基或C1-8杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，所述R1和R2各自独立地为C1-4烷基、苯基、萘基或芴基；
所述C1-4烷基、苯基、萘基和芴基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、氨基、苯基、萘基、呋喃基、吡啶基、哒嗪基或噻吩基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，R3和R6各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氰基、-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、C3-14环烷烃、C1-12杂环基、C6-12芳基或C1-8杂芳基；
或R2和R6可与它们相连的原子一起形成C1-12杂环基；
R7和R8各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、C3-14环烷烃、C1-12杂环基、C6-12芳基或C1-8杂芳基；
所述-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、氨基、C6-12芳基或C1-8杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，R3和R6各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氰基、-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、C3-6环烷烃、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；
或R2和R6可与它们相连的原子一起形成C1-5杂环基；
R7和R8各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、C3-6环烷烃、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；
所述-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、苯基、萘基和吡啶基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、氨基、苯基、萘基或吡啶基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，R11为氢、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、C3-14环烷烃、C1-12杂环基、C6-12芳基或C1-8杂芳基；
所述烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、氨基、C6-12芳基或C1-8杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，R11为氢、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、C3-6环烷烃、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；
所述烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、苯基、萘基和吡啶基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、氨基、苯基、萘基或吡啶基单取代或相同或不同的多取代。
进一步地，所述生物碱包括如下结构式所示化合物：
本发明的有益效果：
本发明提供一种光催化合成生物碱的方法，尤其是合成吲哚稠环类化合物或吲哚酮螺环类化合物的方法，其通过以价廉易得的氮芳基丙烯酰胺为原料，高效率无金属催化合成了3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物；通过将3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物，可以快速简洁的合成吲哚稠环类化合物或吲哚酮螺环类化合物。第一步收率达到82％，第二步收率达到90％，总体收率高，该反应在室温光照下即可发生，条件温和，具有较好的底物通用性和官能团容忍性。本发明各步骤操作、分离简单，所用的试剂均为常用试剂，廉价易得；该方法较传统的合成方法具有更高的效率和更温和的反应条件，更广的底物适应范围以及更优的经济适用性。
前面所述内容只概述了本发明的某些方面，但并不限于这些方面。这些方面及其他的方面的内容将在下面作更加具体完整的描述。
详细说明
本发明将会把确定的具体化的内容所对应的文献详细列出，实施例都伴随有结构式和化学式的图解。本发明有预期地涵盖所有的选择余地、变体和同等物，这些可能像权利要求所定义的那样包含在现有发明领域。所属领域的技术人员将识别许多类似或等同于在此所描述的方法和物质，这些可以应用于本发明的实践中去。本发明绝非限于方法和物质的描述。有很多文献和相似的物质与本发明申请相区别或抵触，其中包括但绝不限于术语的定义，术语的用法，描述的技术，或像本发明申请所控制的范围。
本发明将应用以下定义除非其他方面表明。根据本发明的目的，化学元素根据元素周期表，CAS版本和化学药品手册，75，thEd，1994来定义。另外，有机化学一般原理见"Organic Chemistry,mithand Jerry March,John Wiley&Sons,New York:2007，因此所有的内容都融合了参考文献。
术语“包含”为开放式表达，即包括本发明所指明的内容，但并不排除其他方面的内容。
像这里所描述的化合物可以任选地被一个或多个取代基所取代，如本发明中的通式化合物，或者像实施例里面特殊的例子，子类，和本发明所包含的一类化合物。应了解“任选取代的”这个术语与“取代或非取代的”这个术语可以交换使用。一般而言，术语“任选地”不论是否位于术语“取代的”之前，表示所给结构中的一个或多个氢原子被具体取代基所取代。除非其他方面表明，一个任选的取代基团可以有一个取代基在基团各个可取代的位置进行取代。当所给出的结构式中不只一个位置能被选自具体基团的一个或多个取代基所取代，那么取代基可以相同或不同地在各个位置取代。其中所述的取代基可以是，但并不限于氢、氟、氯、溴、氰基、硝基、烷氧基、亚硝基、羟基、氨基、芳基、杂芳基、环烷基、杂环基、卤代烷基、烷基-O-C(＝O)-、-COOH等等。
本发明使用的术语“烷基”包括1-30个碳原子，或1-20个碳原子，或1-15个碳原子，或1-10个碳原子，或1-6个碳原子，或1-4个碳原子，或1-3个碳原子，或1-2个碳原子饱和直链或支链的单价烃基，其中烷基可以独立任选地被一个或多个本发明所描述的取代基所取代。烷基基团更进一步的实例包括，但并不限于甲基(Me，-CH3)、乙基(Et，-CH2CH3)、正丙基(n-Pr，-CH2CH2CH3)、异丙基(iPr，-CH(CH3)2)、正丁基(n-Bu，-CH2CH2CH2CH3)、异丁基(i-Bu，-CH2CH(CH3)2)、仲丁基(s-Bu，-CH(CH3)CH2CH3)、叔丁基(t-Bu，-C(CH3)3)、正戊基、2-戊基、3-戊基、2-甲基-2-丁基、3-甲基-2-丁基、3-甲基-1-丁基、2-甲基-1-丁基、正己基、2-己基、3-己基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-2-戊基、4-甲基-2-戊基、3-甲基-3-戊基、2-甲基-3-戊基、2,3-二甲基-2-丁基、3,3-二甲基-2-丁基、正己烷基、正庚烷基、正辛烷基、正壬烷基、正癸烷基、正十一烷基、正十二烷基等等。
术语“卤素”是指F，Cl，Br或I。
本发明中所使用的术语“烷氧基”或“烷基氧基”，涉及到烷基，像本发明所定义的，通过氧原子连接到主要的碳链上，一些实施例中，烷氧基为C1-20烷氧基或C1-6烷氧基；一些实施例中，烷氧基为C1-4烷氧基；这样的实例包括，但并不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基和丁氧基等。
术语“卤代烷基”表示烷基可以被一个或多个卤素原子所取代的情况，一些实施例中，卤代烷基为C1-20卤代烷基或C1-6卤代烷基。另一些实施例中，卤代烷基为C1-3卤代烷基。这样的实例包括，但并不限于三氟甲基、氟甲基、二氟甲基、2-氯-乙烯基、2,2-二氟乙基等。
术语“芳基”表示含有6-14个环原子，或6-12个环原子，或6-10个环原子的单环、双环和三环的碳环体系，其中，至少一个环是芳香族的，其中每一个环包含3-7个原子组成的环，且有一个或多个芳香族环的附着点与分子的其余部分相连。术语“芳基”可以和术语“芳香环”交换使用。芳基基团的实例可以包括苯基、萘基、芴基、和蒽。
术语“杂芳基”表示含有5-12个环原子，或5-10个环原子，或5-6个环原子的单环、双环和三环体系，其中至少一个环体系是芳香环，且至少一个环体系包含一个或多个杂原子，其中每一个环包含5-7个原子组成的环，且有一个或多个附着点与分子其余部分相连。术语“杂芳基”可以与术语“杂芳环”或“杂芳族化合物”交换使用。所述杂芳基基团任选地被一个或多个本发明所描述的取代基所取代。在一实施方案中，5-10个原子组成的杂芳基包含1、2、3或4个独立选自O，S和N的杂原子，其中氮原子可以被进一步氧化。所述杂芳基包括呋喃基、吡啶基、哒嗪基、吡嗪基、噻吩基、吲哚基等等。
术语“环烷烃”表示含有3-14个碳原子的，单价或多价的饱和单环，双环或三环碳环体系，可包含芳香环但与分子相连的附着点绝不在芳香环上。在一实施方案中，环烷烃包含3-12个碳原子；在另一实施方案中，环烷烃包含3-8个碳原子；在又一实施方案中，环烷烃包含3-6个碳原子。这样的实例包括，但并不限于丙烷环、丁烷环、己烷环、辛烷环、壬烷环、十二烷环等。所述环烷烃基团可以独立地未被取代或被一个或多个本发明所描述的取代基所取代。
术语“杂环基”表示含有5-12个环原子，或5-10个环原子，或5-6个环原子的单环、双环和三环体系，其中不存在环体系是芳香环，且至少一个环体系包含一个或多个杂原子，其中每一个环包含5-7个原子组成的环，且有一个或多个附着点与分子其余部分相连。术语“杂环基”可以与术语“杂环环”交换使用。所述杂环基基团任选地被一个或多个本发明所描述的取代基所取代。在一实施方案中，5-10个原子组成的杂环基包含1、2、3或4个独立选自O，S和N的杂原子，其中氮原子可以被进一步氧化。
另外，需要说明的是，除非以其他方式明确指出，在本文中通篇采用的描述方式“各…和…独立地为”、“…和…各自独立地为”和“…和…分别独立地为”可以互换，应做广义理解，其既可以是指在不同基团中，相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响，也可以表示在相同的基团中，相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响。
除非其他方面表明，本发明所描述的结构式包括所有的同分异构形式(如对映异构，非对映异构，几何异构或构象异构)：例如含有不对称中心的R、S构型，双键的(Z)、(E)异构体，和(Z)、(E)的构象异构体。因此，本发明的化合物的单个立体化学异构体或其对映异构体、非对映异构体、几何异构体或构象异构体的混合物都属于本发明的范围。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步地说明，但实施例并不对本发明作任何形式的限定。
原料制备(参考文献Chem.Commun.,2014,50,3865-3867)：
冰浴下，在装有氮甲基苯胺(2.4g,22mmol,1.1equiv.)和三乙胺(2.4g,24mmol,1.2equiv.)的二氯甲烷(40mL)溶液中，缓慢滴加丙烯酰氯(1.8g,20mmol,1.0equiv.),随后反应缓慢升至室温，在室温下搅拌3小时。加入饱和碳酸氢钠溶液淬灭反应，二氯甲烷(3×20mL)萃取。合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩得白色固体酰胺粗产物，无需进一步纯化，直接进行下一步反应。
在25mL烧瓶中依次加入多聚甲醛(3g,100mmol,5.0equiv.)、DABCO(2.26g,20mmol,1.0equiv.)、苯酚(470mg,5mmol,0.25equiv.)和叔丁醇(2.4mL),H2O(4.8mL)。将固体混合物搅拌加热至55摄氏度，待固体全部溶解后，分批在氮气氛下加入白色固体酰胺粗产物，反应液在55摄氏度下搅拌3天。随后减压浓缩旋掉叔丁醇，加10mL水，二氯甲烷(3×20mL)萃取。合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩过柱得白色固体带羟基酰胺(2.86g,75％).
在50mL圆底烧瓶中加入以上带羟基酰胺(2.86g,15mmol,1.0equiv.),三苯基膦(4.11g,15.7mmol,1.05equiv.),四氯化碳(20mL),反应液在室温下搅拌3天后减压浓缩旋掉溶剂，过柱得白色固体2-氯甲基N-甲基-N-苯基丙烯酰胺(941mg,30％)。
实施例1
在光反应器中加入N-甲基-N-苯基丙烯酰胺(88mg,0.5mmol)和有机氰基-咔唑类光催化剂4CzIPN(8mg,0.01mmol)，氮气氛下加入1,3-二氧戊烷(3mL)、过氧叔丁醇TBHP(1.0mmol,0.13mL)，5W蓝光照射室温下搅拌12小时，经TLC监测，原料反应完全，减压浓缩，加入丙酮(2mL)、2M HCl水溶液(2mL)，室温下搅拌12小时。加入碳酸氢钠溶液小心淬灭反应后，乙酸乙酯(3×20mL)萃取。合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得无色油状物2-(1,3-二甲基-2-氧代吲哚啉-3-基)乙醛(83mg,82％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ1.42(s,3H,CH3),2.94(d,J＝17.2Hz,1H,CH2),2.99(d,J＝17.2Hz,1H,CH2),3.27(s,3H,CH3),6.88(d,J＝7.8Hz,1H,ArH),7.04-7.07(m,1H,ArH),7.18(d,J＝7.4Hz,1H,ArH),7.27-7.30(m,1H,ArH),9.52(s,1H,CHO)ppm；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ23.9,26.4,44.9,50.5,108.4,122.4,122.7,128.3,132.7,143.2,179.5,198.7ppm.
实施例2
在光反应器中加入甲基4-(N-甲基丙烯酰胺)苯甲酸酯(117mg,0.5mmol)，有机氰基-咔唑类光催化剂4CzIPN(8mg,0.01mmol)，氮气氛下加入1,3-二氧戊烷(3mL)和过氧叔丁醇TBHP(1.0mmol,0.13mL)，5W蓝光照射室温下搅拌12小时，经TLC监测，原料反应完全，减压浓缩，加入丙酮(2mL)、1M HCl水溶液(2mL)，室温下搅拌12小时。加入碳酸氢钠溶液小心淬灭反应后，乙酸乙酯(3×20mL)萃取。合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得白色固体甲基1,3-二甲基-2-氧代-3-(2-氧代乙基)吲哚啉-5-甲酸酯(82mg,63％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ1.41(s,3H,CH3),3.08(d,J＝18.2Hz,1H,CH2),3.12(d,J＝18.2Hz,1H,CH2),3.31(s,3H,CH3),3.90(s,3H,CH3),6.92(d,J＝8.2Hz,1H,ArH),7.83(s,1H,ArH),8.03(d,J＝8.2Hz,1H,ArH),9.50(s,1H,CHO)ppm；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ24.1,26.6,44.4,50.7,52.0,107.8,123.3,124.4,131.0,132.9,147.6,166.8,179.9,197.9ppm.
实施例3
将2-(1,3-二甲基-2-氧代吲哚-3-基)乙醛(102mg,0.5mmol)溶于四氢呋喃(5mL)溶剂中，于0℃和氮气氛下缓慢加入2.4M四氢铝锂的四氢呋喃溶液(0.85mL,2.0mmol,4.0equiv.),0℃搅拌五分钟后，加入10mL的乙酸乙酯在0℃继续反应三十分钟消耗剩余的四氢铝锂。随后加入10mL的饱和氯化钠溶液淬灭反应，乙酸乙酯(3×20mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得无色油状物(3aS,8aS)-3a,8-二甲基-3,3a,8,8a-四氢-2H-呋喃并[2,3-b]吲哚(85mg,90％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ1.46(s,3H,CH3),2.02-2.07(m,1H,CH2),2.12(ddd,J＝1.1,5.2,11.9Hz,1H,CH2),2.92(s,3H,CH3),3.45(ddd,J＝5.2,8.7,11.2Hz,1H,CH2),3.93-3.96(m,1H,CH2),6.36(d,J＝7.8Hz,1H,ArH),6.66-6.69(m,1H,ArH),7.03(d,J＝7.2Hz,1H,ArH),7.08-7.11(m,1H,ArH)ppm；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ24.7,30.8,41.7,52.3,67.3,104.8,104.9,117.2,122.4,128.1,134.4,150.4ppm.
实施例4
将2-(1,3-二甲基-2-氧代吲哚-3-基)乙醛(102mg,0.5mmol)、甲胺盐酸盐(338mg,5.0mmol,10.0equiv.)、无水硫酸镁(360mg,3.0mmol,6.0equiv.)溶于四氢呋喃(10mL)溶剂中，氮气氛下加入三乙胺(0.72mL,5.0mmol,10.0equiv.)，反应液在室温下搅拌12小时，随后缓慢加入2.4M四氢铝锂的四氢呋喃溶液(2.1mL,5.0mmol,10.0equiv.)，待没有气泡冒出，将反应置于65℃油浴下搅拌2小时后，冷却至室温，加入10mL乙酸乙酯消耗剩余的四氢铝锂。随后加入10mL的饱和碳酸氢钠溶液淬灭反应，抽滤，滤液用乙酸乙酯(3×20mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得无色油状物(±)-Desoxyeseroline(78mg,78％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ1.44(s,3H,CH3),1.96-1.99(m,2H,CH2),2.55(s,3H,CH3),2.61-2.65(m,1H,CH2),2.73-2.76(m,1H,CH2),2.95(s,3H,CH3),4.14(s,1H,CH),6.42(d,J＝7.8Hz,1H,ArH),6.66-6.69(m,1H,ArH),6.99(d,J＝7.0Hz,1H,ArH),7.07-7.09(m,1H,ArH)ppm；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ27.3,36.6,38.4,40.8,52.6,53.2,97.4,106.6,117.5,122.2,127.7,136.6,151.9ppm.
实施例5
在光反应器中加入N-(4-甲氧基苯基)-N-甲基丙烯酰胺(102.6mg,0.5mmol)，有机氰基-咔唑类光催化剂4CzIPN(8mg,0.01mmol)，氮气氛下加入1,3-二氧戊烷(3mL)和过氧叔丁醇TBHP(1.0mmol,0.13mL)，5W蓝光照射室温下搅拌12小时，经TLC监测，原料反应完全，减压浓缩，加入丙酮(2mL)、1M HCl水溶液(2mL)，室温下搅拌12小时。加入碳酸氢钠溶液小心淬灭反应后，乙酸乙酯(3×20mL)萃取。合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得2-(5-甲氧基-1,3-二甲基-2-氧代吲哚啉-3-基)乙醛(91mg,76％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ1.41(s,3H,CH3),2.92(dd,J＝1.9,17.2Hz,1H,CH2),2.98(dd,J＝1.1,17.2Hz,1H,CH2),3.24(s,3H,CH3),3.78(s,3H,CH3),6.77-6.81(m,3H,ArH),9.52(s,1H,CHO)ppm；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ23.9,26.5,45.3,50.5,55.7,108.6,110.3,112.1,134.1,136.6,156.1,179.1,198.7ppm.
实施例6
将2-(5-甲氧基-1,3-二甲基-2-氧代吲哚啉-3-基)乙醛(117mg,0.5mmol)、甲胺盐酸盐(338mg,5.0mmol,10.0equiv.)、无水硫酸镁(360mg,3.0mmol,6.0equiv.)溶于四氢呋喃(10mL)溶剂中，氮气氛下加入三乙胺(0.72mL,5.0mmol,10.0equiv.),反应液在室温下搅拌12小时，随后缓慢加入2.4M四氢铝锂的四氢呋喃溶液(2.1mL,5.0mmol,10.0equiv.),待没有气泡冒出，将反应置于65℃油浴下搅拌2小时后，冷却至室温，加入10mL乙酸乙酯消耗剩余的四氢铝锂。随后加入10mL的饱和碳酸氢钠溶液淬灭反应，抽滤，滤液用乙酸乙酯(3×20mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得无色油状物(±)-Esermethole(86mg,74％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ1.44(s,3H,CH3),1.95-1.98(m,2H,CH2),2.54(s,3H,CH3),2.61-2.65(m,1H,CH2),2.74-2.77(m,1H,CH2),2.90(s,3H,CH3),3.75(s,3H,CH3),4.09(s,1H,CH),6.36(d,J＝8.4Hz,1H,ArH),6.63(d,J＝2.5Hz,1H,ArH),6.66(dd,J＝8.4,2.5Hz,1H,ArH)ppm；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ27.2,37.5,38.1,40.4,52.9,53.0,56.0,97.9,107.7,109.7,112.4,137.9,146.2,153.2ppm.
实施例7
在光反应器中加入4-(N-甲基丙烯酰胺)苯基甲基甲酸酯(124.1mg,0.5mmol)，有机氰基-咔唑类光催化剂4CzIPN(8mg,0.01mmol)，氮气氛下加入1,3-二氧戊烷(3mL)和过氧叔丁醇TBHP(1.0mmol,0.13mL)，5W蓝光照射室温下搅拌12小时，经TLC监测，原料反应完全，减压浓缩，加入丙酮(2mL)、1M HCl水溶液(2mL)，室温下搅拌12小时。加入碳酸氢钠溶液小心淬灭反应后，乙酸乙酯(3×20mL)萃取。合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得1,3-二甲基-2-氧代-3-(2-氧代乙基)吲哚啉-5-基氨基甲酸甲酯。
实施例8
将1,3-二甲基-2-氧代-3-(2-氧代乙基)吲哚啉-5-基氨基甲酸甲酯(138.15mg,0.5mmol)、甲胺盐酸盐(338mg,5.0mmol,10.0equiv.)、无水硫酸镁(360mg,3.0mmol,6.0equiv.)溶于四氢呋喃(10mL)溶剂中，氮气氛下加入三乙胺(0.72mL,5.0mmol,10.0equiv.),反应液在室温下搅拌12小时，随后缓慢加入2.4M四氢铝锂的四氢呋喃溶液(2.1mL,5.0mmol,10.0equiv.),待没有气泡冒出，将反应置于65℃油浴下搅拌2小时后，冷却至室温，加入10mL乙酸乙酯消耗剩余的四氢铝锂。随后加入10mL的饱和碳酸氢钠溶液淬灭反应，抽滤，滤液用乙酸乙酯(3×20mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得无色油状物Physovenine。
实施例9
在光反应器中加入2-氯甲基N-甲基-N-苯基丙烯酰胺(104.8mg,0.5mmol)和有机氰基-咔唑类光催化剂4CzIPN聚合物(8mg,0.01mmol)，氮气氛下加入1,3-二氧戊烷(3mL)、过氧叔丁醇TBHP(1.0mmol,0.13mL)，5W蓝光照射室温下搅拌12小时，经TLC监测，原料反应完全，减压浓缩，加入丙酮(2mL)、2M HCl水溶液(2mL)，室温下搅拌12小时。加入碳酸氢钠溶液小心淬灭反应后，乙酸乙酯(3×20mL)萃取。合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得无色油状物2-(3-氯甲基-1-甲基-2-氧代吲哚啉-3-基)乙醛(81mg,68％)。
IR(film)νmax:1714,1613,1494,1471,1378,1095,754cm-1；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ3.07(d,J＝17.8Hz,1H,CH2),3.23(dd,J＝1.4,17.8Hz,1H,CH2),3.28(s,3H,CH3),3.68(d,J＝10.9Hz,1H,CH2),3.87(d,J＝10.9Hz,1H,CH2),6.91(d,J＝7.7Hz,1H,ArH),7.07-7.10(m,1H,ArH),7.34-7.36(m,2H,ArH),9.49(s,1H,CHO)ppm；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ26.5,47.6,48.5,49.9,108.5,122.8,123.6,128.5,129.2,144.0,176.0,197.2ppm.
实施例10
将3-甲酰基2-吲哚酮(119mg,0.5mmol)溶于无水甲醇(5mL)中，随后在氮气氛下先后加入2M甲胺的四氢呋喃溶液(0.3mL,0.6mmol,1.2equiv.),氰基硼氢化钠(46mg,0.7mmol,1.4equiv.),冰醋酸(66mg,1.1mmol,2.2equiv.),随后反应液在室温下搅拌12小时，饱和碳酸氢钠溶液淬灭反应，减压浓缩旋掉甲醇和四氢呋喃溶液，然后用乙酸乙酯(3×20mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得淡黄色油状物(±)-N-Me-coerulescine(81mg,75％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ2.36-2.46(m,2H,CH2),2.87(s,3H,CH3),3.16(d,J＝11.4Hz,1H,CH2),3.23(s,3H,CH3),3.36-3.41(m,1H,CH2),3.63(d,J＝11.4Hz,1H,CH2),3.64-3.67(m,1H,CH2),6.86(d,J＝7.7Hz,1H,ArH),7.15-7.17(m,1H,ArH),7.32-7.35(m,1H,ArH),7.56(d,J＝7.4Hz,1H,ArH)ppm；13CNMR(125MHz,CDCl3)δ26.5,37.3,41.4,52.6,55.9,62.7,108.4,123.5,123.9,129.1,130.4,143.0,179.1ppm.
实施例11
在光反应器中加入氮芳基丙烯酰胺(101mg,0.5mmol)，有机氰基-咔唑类光催化剂4CzIPN聚合物(8mg,0.01mmol),氮气氛下加入1,3-二氧戊烷(3mL)，过氧叔丁醇TBHP(1.0mmol,0.13mL)，蓝光照射室温下搅拌12小时，经TLC监测，原料反应完全，减压浓缩，加入丙酮(2mL),2M HCl水溶液(2mL)，室温下搅拌12小时。加入碳酸氢钠溶液小心淬灭反应后，乙酸乙酯(3×20mL)萃取。合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得无色油状物3-甲酰基2-吲哚酮(72mg,63％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ1.43(s,3H,CH3),2.01-2.07(m,2H,CH2),2.79-2.82(m,2H,CH2),2.93-2.94(m,2H,CH2),3.72-3.80(m,2H,CH2),6.92-6.95(m,1H,ArH),7.02-7.04(m,2H,ArH),9.55(t,J＝1.4Hz,CHO)ppm；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ21.1,23.5,24.5,38.9,46.2,50.4,120.3,120.4,122.1,127.1,131.2,138.9,178.3,199.0ppm；HRMS(ESI)m/z calcd for[C14H16NO2]+(M+H+):230.1176；found:230.1177.
实施例12
在光反应器中加入氮芳基丙烯酰胺(100mg,0.5mmol)，有机氰基-咔唑类光催化剂4CzIPN polymer(8mg,0.01mmol),氮气氛下加入1,3-二氧戊烷(3mL)，过氧叔丁醇TBHP(1.0mmol,0.13mL)，蓝光照射室温下搅拌12小时，经TLC监测，原料反应完全，减压浓缩，加入丙酮(2mL),1M HCl水溶液(2mL)，室温下搅拌12小时。加入碳酸氢钠溶液小心淬灭反应后，乙酸乙酯(3×20mL)萃取。合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得白色固体3-甲酰基2-吲哚酮(68mg,60％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ1.40(s,3H,CH3),3.11(d,J＝18.6Hz,1H,CH2),3.16(d,J＝18.6Hz,1H,CH2),3.30(s,3H,CH3),6.95(d,J＝8.2Hz,1H,ArH),7.42(s,1H,ArH),7.62(d,J＝8.2Hz,1H,ArH),9.52(brs,1H,CHO)ppm；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ23.9,26.6,44.2,50.6,105.5,108.7,119.1,125.4,133.5,134.0,147.4,179.4,197.5ppm；HRMS(ESI)m/z calcd for[C13H13N2O2]+(M+H+):229.0972；found:229.0973.
实施例13
将3-甲酰基2-吲哚酮(118mg,0.5mmol)溶于四氢呋喃(5mL)溶剂中，于0℃和氮气氛下缓慢加入2.4M四氢铝锂的四氢呋喃溶液(0.85mL,2.0mmol,4.0equiv.),0℃搅拌五分钟后，加入10mL的乙酸乙酯在0℃继续反应三十分钟消耗剩余的四氢铝锂。随后加入10mL的饱和氯化钠溶液淬灭反应，乙酸乙酯(3×20mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得无色油状物四氢呋喃并吲哚(95mg,85％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ2.07-2.10(m,1H,CH2),2.39-2.44(m,1H,CH2),2.94(s,3H,CH3),3.52(ddd,J＝5.1,8.7,11.2Hz,1H,CH2),3.73(d,J＝11.2Hz,1H,CH2),3.82(d,J＝11.2Hz,1H,CH2),5.32(s,1H,CH),6.40(d,J＝7.9Hz,1H,ArH),6.68-6.70(m,1H,ArH),7.10(dd,J＝0.5,7.3Hz,1H,ArH),7.14-7.17(m,1H,ArH)ppm；13C NMR(150MHz,CDCl3)δ30.8,37.3,48.7,58.0,67.2,101.4,105.3,117.4,123.3,129.3,129.6,151.1ppm；HRMS(ESI)m/zcalcd for[C12H15ClNO]+(M+H+):224.0837；found:224.0838.
实施例14
将3-甲酰基2-吲哚酮(102mg,0.5mmol)溶于四氢呋喃(5mL)溶剂中，于0℃和氮气氛下缓慢加入2.4M四氢铝锂的四氢呋喃溶液(0.85mL,2.0mmol,4.0equiv.),0℃搅拌五分钟后，加入10mL的乙酸乙酯在0℃继续反应三十分钟消耗剩余的四氢铝锂。随后加入10mL的饱和氯化钠溶液淬灭反应，乙酸乙酯(3×20mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得无色油状物四氢呋喃并吲哚(85mg,90％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ1.46(s,3H,CH3),2.02-2.07(m,1H,CH2),2.12(ddd,J＝1.1,5.2,11.9Hz,1H,CH2),2.92(s,3H,CH3),3.45(ddd,J＝5.2,8.7,11.2Hz,1H,CH2),3.93-3.96(m,1H,CH2),6.36(d,J＝7.8Hz,1H,ArH),6.66-6.69(m,1H,ArH),7.03(d,J＝7.2Hz,1H,ArH),7.08-7.11(m,1H,ArH)ppm；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ24.7,30.8,41.7,52.3,67.3,104.8,104.9,117.2,122.4,128.1,134.4,150.4ppm.
实施例15
将3-甲酰基2-吲哚酮(115mg,0.5mmol)溶于四氢呋喃(5mL)溶剂中，于0℃和氮气氛下缓慢加入2.4M四氢铝锂的四氢呋喃溶液(0.85mL,2.0mmol,4.0equiv.),0℃搅拌五分钟后，加入10mL的乙酸乙酯在0℃继续反应三十分钟消耗剩余的四氢铝锂。随后加入10mL的饱和氯化钠溶液淬灭反应，乙酸乙酯(3×20mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得无色油状物四氢呋喃并吲哚(91mg,85％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ1.46(s,3H,CH3),1.99-2.05(m,3H,CH2),2.11-2.15(m,1H,CH2),2.62-2.70(m,2H,CH2),3.22-3.26(m,1H,CH2),3.36(ddd,J＝5.2,6.9,11.2Hz,1H,CH2),3.50(ddd,J＝5.2,8.7,11.2Hz,1H,CH2),3.94-3.97(m,1H,CH2),5.10(s,1H,CH),6.56-6.59(m,1H,ArH),6.82(dd,J＝0.9,7.5Hz,ArH),7.10(dd,J＝0.5,7.3Hz,1H,ArH),6.87(d,J＝7.3,1H,ArH)ppm；13C NMR(150MHz,CDCl3)δ22.5,24.2,24.4,41.2,41.7,53.4,67.7,103.9,117.1,117.2,120.1,126.7,132.2,146.8ppm；HRMS(ESI)m/z calcd for[C14H18NO]+(M+H+):216.1383；found:216.1385.
实施例16
将3-甲酰基2-吲哚酮(115mg,0.5mmol),甲胺盐酸盐(338mg,5.0mmol,10.0equiv.)，无水硫酸镁(360mg,3.0mmol,6.0equiv.)溶于四氢呋喃(10mL)溶剂中，氮气氛下加入三乙胺(0.72mL,5.0mmol,10.0equiv.),反应液在室温下搅拌12小时，随后缓慢加入2.4M四氢铝锂的四氢呋喃溶液(2.1mL,5.0mmol,10.0equiv.),待没有气泡冒出，将反应置于65℃油浴下搅拌2小时后，冷却至室温，加入10mL乙酸乙酯消耗剩余的四氢铝锂。随后加入10mL的饱和碳酸氢钠溶液淬灭反应，抽滤，滤液用乙酸乙酯(3×20mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水(20mL)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，纯化后得无色油状物四氢吡咯并吲哚(84mg,74％)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ1.42(s,3H,CH3),1.90-2.02(m,3H,CH2),2.07-2.13(m,1H,CH2),2.54(s,3H,CH3),2.65-2.67(m,2H,CH2),2.73(dd,J＝5.5,7.5Hz,2H,CH2),3.09-3.13(m,1H,CH2),3.39-3.42(m,1H,CH2),4.18(s,1H,CH),6.56-6.58(m,1H,ArH),6.79(d,J＝7.5Hz,1H,ArH),6.83(d,J＝7.3Hz,1H,ArH)ppm；13C NMR(150MHz,CDCl3)δ22.8,24.2,27.2,38.9,40.5,46.1,53.3,53.7,96.5,117.3,118.1,119.8,126.3,134.5,147.9ppm；HRMS(ESI)m/z calcd for[C15H21N2]+(M+H+):229.1699；found:229.1701.
以上所述仅为本发明的优选实施例，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的相关技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，其中所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光催化合成3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物的方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)惰性气氛下，将式(I)所示的氮芳基丙烯酰胺化合物、光敏剂、氧化剂和甲酰基等效体在光照下反应得到式(II)所示的3-缩醛-2-吲哚酮类化合物；
2)将式(II)所示的3-缩醛-2-吲哚酮类化合物在酸性溶液作用下水解得到式(III)所示的3-甲酰基-2-吲哚酮化合物；
其中，R1和R2各自独立地为烷基或芳基；
X为N或CR6；
R3和R6各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氰基、-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；
或R2和R6可与它们相连的原子一起形成杂环基；
R7和R8各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；
R4和R5各自独立地为烷基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；或R4和R5可与它们相连的氧原子一起形成杂环基；
m为0、1、2、3或4；
所述-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、烷基、烷氧基、卤代烷基、氨基、芳基或杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
2.根据权利要求1所述的光催化合成3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物的方法，其特征在于，所述惰性气氛是指氮气气氛或氩气气氛；
所述光敏剂包括金属Ru和Ir联吡啶类催化剂、有机染料催化剂、无机半导体催化剂或有机半导体催化剂；
所述氧化剂包括双氧水、DTBP、TBHP、氧气或PhI(OAc)2；
所述甲酰基等效体包括1,3-二氧戊烷、
所述光照所用的光源为紫外光或者可见光；所述光照时长为8～24h。
3.根据权利要求1所述的光催化合成3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物的方法，其特征在于，步骤1)反应在室温下溶剂中进行，所述溶剂包括二氯甲烷、氯仿、丙酮、乙醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环、1,3-二氧戊烷、二甲氧基甲烷或其组合；
所述酸性溶液包括盐酸、醋酸或硫酸的水溶液。
4.根据权利要求1所述的光催化合成3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物的方法，其特征在于，所述R1和R2各自独立地为C1-8烷基或C6-14芳基；
R3和R6各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氰基、-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、C3-14环烷烃、C1-12杂环基、C6-12芳基或C1-8杂芳基；
或R2和R6可与它们相连的原子一起形成C1-12杂环基；
R7和R8各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、C3-14环烷烃、C1-12杂环基、C6-12芳基或C1-8杂芳基；
所述R4和R5各自独立地为C1-8烷基、C1-8卤代烷基、C3-14环烷基、C1-14杂环基、C6-14芳基或C1-8杂芳基；或R4和R5可与它们相连的氧原子形成C1-14杂环基；
所述-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基、氨基、C6-12芳基或C1-8杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
5.根据权利要求1所述的光催化合成3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物的方法，其特征在于，所述R1和R2各自独立地为C1-4烷基、苯基、萘基或芴基；
R3和R6各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氰基、-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、C3-6环烷烃、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；
或R2和R6可与它们相连的原子一起形成C1-5杂环基；
所述R7和R8各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、C3-6环烷烃、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；
所述R4和R5各自独立地为C1-4烷基、C1-4卤代烷基、C3-8环烷基、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；或R4和R5可与它们相连的氧原子形成C1-6杂环基；
所述-C(＝O)OR7、-N(R8)2、-C(＝O)N(R8)2、-OC(＝O)N(R8)2、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、苯基、萘基和吡啶基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、氨基、苯基、萘基、呋喃基、吡啶基、哒嗪基或噻吩基单取代或相同或不同的多取代。
6.一种光催化合成生物碱的方法，其特征在于，具体步骤如下：
将权利要求1～5任一所述方法制备的式(III)所示的3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物还原得到式(IV)所示的吲哚稠环类化合物或式(V)所示的吲哚螺环类化合物；
其中，Y为O或NR9；
X、R1、R2、R3和m具有如权利要求1所述的定义；
R9为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；
R11为氢、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；
所述烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、烷基、烷氧基、卤代烷基、氨基、芳基或杂芳基单取代或相同或不同的多取代。
7.根据权利要求6所述的光催化合成生物碱的方法，其特征在于，所述还原反应的还原条件包括：四氢铝锂+THF、R1NH2+NaBH3CN或R1NH2+NaBH4。
8.根据权利要求6所述的光催化合成生物碱的方法，其特征在于，所述还原反应之前，式(III)所示3-甲酰基-2-吲哚酮类化合物还需在胺盐存在的条件下进行缩合。
9.根据权利要求8所述的光催化合成生物碱的方法，其特征在于，所述胺盐包括R8NH3Cl；R8具有如权利要求1所述的定义。
10.根据权利要求6所述的光催化合成生物碱的方法，其特征在于，R9为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氨基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、C3-6环烷烃、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；
R11为氢、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、C3-6环烷烃、C1-6杂环基、苯基、萘基或吡啶基；
所述烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、杂环基、苯基、萘基和吡啶基进一步被氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4卤代烷基、氨基、苯基、萘基或吡啶基单取代或相同或不同的多取代。
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