CN110577483A - 一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种3,3‑二取代‑2‑吲哚酮的绿色合成方法,该方法包括以下步骤:在金属盐和碱存在的条件下,以水为溶剂,N‑亚硝基芳胺和乙烯酮在室温条件发生反应,反应完成后,经后处理得到所述的3,3‑二取代‑2‑吲哚酮衍生物。该合成方法主要以水为溶剂,比较绿色环保,同时反应产率较高,反应条件温和,对水和空气都不敏感,操作简便。

Description

一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,特别涉及一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法。
背景技术
3,3-二取代-2-吲哚酮骨架结构是一类重要的有机结构单元,它们广泛地存在于天然产物和药物分子之中。这类骨架衍生物被报道已有抗肿瘤、抗心血管疾病等重要的生物活性,在生物医药等领域具有潜在的应用价值。如来自于海洋草苔虫Amathisaconvoluta体内的化合物Convolutamydine A,对人白血病细胞株(HL-60)表现出优良的抑制活性。因此,发展一种高效绿色的合成方法来制备3,3- 二取代-2-吲哚酮衍生物将具有重大意义。
目前报道3,3-二取代-2-吲哚酮的主要合成方法是利用N-芳基丙烯酰胺为原料,经由过渡金属催化的自由基串联环化反应来构建。但是该方法的底物适用性较差,引入3,3-二功能取代基团只能针对于一些强吸电子基团。另外,反应条件过于苛刻,如需加入一些昂贵的配体,且使用的反应溶剂都是有机溶剂,并不环保。
发明内容
鉴以此,本发明提出一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,主要体现以下几点:1)以环保易得的水作为反应溶剂,符合绿色化学的理念;2)反应条件温和,室温就能够发生反应;3)反应原料廉价易得,反应产率比较高;4) 反应的底物适用性比较广,能够高效合成各种功能基取代的2-吲哚酮衍生物;5) 反应对氧气不敏感,操作过程简单易行。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,包括以下步骤:
在金属盐和碱存在的条件下,以水为溶剂,N-亚硝基芳胺和乙烯酮反应,制得3,3-二取代-2-吲哚酮衍生物;
所述N-亚硝基芳胺的结构如式(I)所示,乙烯酮的结构如式(II)所示, 3,3-二取代-2-吲哚酮的结构如式(III)所示;
上述过程中发生的化学反应如下式所示:
进一步的,在式(I)和式(III)中,R1为氢、烷基、烷氧基、卤原子、醛基或酮羰基、硝基、氰基、酯基等中的一种;R2为烷基、苄基、苯基等中的一种。
进一步的,在式(II)和式(III)中R3为烷基、苯基、4-甲基苯基、4-氯苯基、4-氟苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、2-甲基苯基、2-甲氧基苯基、2- 噻吩基、2-呋喃基,酯基等中的一种;R4为酯基、醛基或酮羰基、羧基、酰胺基等中的一种。
进一步的,所述R1为C1~C4烷基或C1~C4烷氧基,所述R2、R3均为C1~C4烷基。
进一步的,所述N-亚硝基芳胺与乙烯酮的摩尔比为1:(1~3)。优选地,所述 N-亚硝基芳胺与乙烯酮的摩尔比为1:1.5。
进一步的,所述金属盐为过渡金属盐,所述过渡金属盐为二氯化钯、醋酸钯、三氟醋酸钯、二氯二乙腈钯、二氯二三苯基膦钯、醋酸铜、氯化铜、溴化铜、三氟甲磺酸铜、氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜或氰化亚铜中的一种;优选醋酸钯,其产率更高。
进一步的,所述碱为碳酸铯、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、醋酸铯、醋酸锂、醋酸钠、醋酸钾、特戊酸钠、乙醇钠、叔丁醇钠或叔丁醇锂中的一种;优选醋酸铯,其产率更高。
进一步的,反应温度为0~80℃,反应时间为1~36小时。优选反应温度为 20~30℃,反应时间为5~7小时,反应充分完全,其产率更高。
进一步的,反应结束后,采用柱层析将产物分离纯化,所述柱层析的洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明以水作为反应溶剂,比较绿色环保;
(2)本发明的反应条件较为温和,室温和空气条件下就能够发生反应,整个操作过程简便,步骤简单;
(3)本发明的反应产率较高,底物适用性较广,能够合成各种类型功能基取代的2-吲哚酮衍生物;
附图说明
图1是本发明实施例1的化合物1的氢谱。
图2是本发明实施例1的化合物1的碳谱。
图3是本发明实施例2的化合物2的氢谱。
图4是本发明实施例2的化合物2的碳谱。
图5是本发明实施例3的化合物3的氢谱。
图6是本发明实施例3的化合物3的碳谱。
图7是本发明实施例4的化合物4的氢谱。
图8是本发明实施例4的化合物4的碳谱。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容,下面提供具体实施例,对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
本发明实施例中原料的N-亚硝基芳胺(I)和乙烯酮(II)化合物参照现有方法制备,具体可参见J.Am.Chem.Soc.2013,135,16625-16631和ACS Catal. 2016,6,7744-7748。
本发明实施例中反应式如下:
实施例1
在10ml反应管中,依次加入Pd(OAc)2(1.2mg,2.5mol%),CsOAc(7.6mg,20mol%),N-甲基-N-亚硝基苯胺(27.2mg,0.2mmol),2-苯乙烯酮(57.0mg, 0.3mmol),然后再加入2mL水并密封于室温条件下搅拌反应6小时。反应结束后,利用乙酸乙酯萃取3次,合并有机层;浓缩得到的粗产物经由柱层析进一步分离纯化,洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂,得到产品52.5mg,产率为:89%。
本实施例所得产品的物理性质及谱图数据如下:
黄色固体,熔点为89~91℃;1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.40(d,J=7.5Hz, 1H),7.34(td,J=7.8,1.0Hz,1H),7.29–7.22(m,5H),7.09(t,J=7.6Hz,1H),6.86 (d,J=7.8Hz,1H),4.23–4.05(m,2H),3.16(s,3H),1.13(t,J=7.1Hz,3H);13C NMR(101MHz,CDCl3)δ172.81,169.11,144.40,135.98,129.60,128.52,128.16, 127.87,127.05,125.98,122.89,108.67,64.05,62.30,26.74,13.95.氢谱图1和碳谱见图2。
High Resolution MS:计算值C18H18NO3[M+H]+:296.1751,发现:296.1755。
根据以上数据可知所得产品的结构如下所示:
实施例2
在10ml反应管中,依次加入Pd(OAc)2(1.2mg,2.5mol%),CsOAc(7.6mg,20mol%),N-甲基-N-亚硝基-3,4-二亚甲氧基苯胺(36.0mg,0.2mmol),2-苯乙烯酮(57mg,0.3mmol),然后再加入2mL水并密封于室温条件下搅拌反应6 小时。反应结束后,利用乙酸乙酯萃取3次,合并有机层;浓缩得到的粗产物经由柱层析进一步分离纯化,洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂,得到产品56.9mg,产率为:84%。
本实施例所得产品的物理性质及谱图数据如下:
黄色固体,熔点为91~93℃;1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.24(s,2H),6.89(s, 0H),6.44(s,0H),5.94–5.87(m,1H),4.20–4.06(m,1H),3.09(s,1H),1.13(t,J= 7.1Hz,1H);13CNMR(101MHz,CDCl3)δ172.96,169.12,148.66,143.48,139.10, 136.26,128.54,128.15,127.75,118.41,107.28,101.45,92.36,64.22,26.91,13.99. 氢谱见图3和碳谱见图4。
High Resolution MS:计算值C19H18NO5[M+H]+:340.1255,发现:340.1258.
根据以上数据可知所得产品的结构如下所示:
实施例3
在10ml反应管中,依次加入Pd(OAc)2(1.2mg,2.5mol%),CsOAc(7.6mg,20mol%),N-亚硝基-10,11-二氢-5H-二苯并[b,f]氮杂卓(39.0mg,0.2mmol), 2-苯乙烯酮(57mg,0.3mmol),然后再加入2mL水并密封于室温条件下搅拌反应6小时。反应结束后,利用乙酸乙酯萃取3次,合并有机层;浓缩得到的粗产物经由柱层析进一步分离纯化,洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂,得到产品66.6mg,产率为:87%。
本实施例所得产品的物理性质及谱图数据如下:
黄色液体;1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.65(s,1H),7.32–7.22(m,6H),7.19 –7.07(m,4H),7.01(t,J=7.6Hz,1H),4.28–4.20(m,1H),4.17–4.11(m,1H), 3.00(s,4H),1.16(t,J=7.1Hz,3H);13C NMR(101MHz,CDCl3)δ173.23,169.37, 141.63,136.80,136.32,136.04,131.47,129.45,128.52,128.29,128.22,127.52, 126.75,126.60,125.09,123.64,122.71,64.11,33.68,33.64,13.99.氢谱见图5和碳谱见图6。
High Resolution MS:C25H22NO3计算值[M+H]+:384.0857,发现:384.0861.
根据以上数据可知所得产品的结构如下所示:
实施例4
在10ml反应管中,依次加入Pd(OAc)2(1.2mg,2.5mol%),CsOAc(7.6mg,20mol%),N-甲基-N-亚硝基-3,4-二亚甲氧基苯胺(36.0mg,0.2mmol),2-萘乙烯酮(72mg,0.3mmol),然后再加入2mL水并密封于室温条件下搅拌反应6 小时。反应结束后,利用乙酸乙酯萃取3次,合并有机层;浓缩得到的粗产物经由柱层析进一步分离纯化,洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂,得到产品60.8mg,产率为:80%。
本实施例所得产品的物理性质及谱图数据如下:
黄色液体;1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.73(dd,J=18.2,8.1Hz,2H),7.62 (d,J=7.7Hz,1H),7.53(d,J=8.3Hz,2H),7.45(d,J=7.4Hz,1H),7.35(dd,J= 9.8,5.7Hz,3H),7.12(dd,J=14.6,7.0Hz,1H),6.85(d,J=7.8Hz,1H),4.19–4.13 (m,2H),3.14(s,3H),1.11(t,J=7.1Hz,3H);13C NMR(101MHz,CDCl3)δ172.80, 169.17,144.48,133.46,133.01,129.76,128.42,128.21,127.59,127.00,126.61, 126.42,126.17,126.05,126.04,123.02,108.83,64.17,62.41,26.78,14.01.氢谱见图7和碳谱见图8。
High Resolution MS:C23H20NO5计算值[M+H]+:390.2064,发现:390.2067.
根据以上数据可知所得产品的结构如下所示:
在其他实施例中,式(I)和式(III)中,R1为氢、烷基、烷氧基、卤原子、醛基或酮羰基、硝基、氰基、酯基中的一种;R2为烷基、苄基、苯基中的一种;式(II)和式(III)中R3为烷基、苯基、4-甲基苯基、4-氯苯基、4-氟苯基、4- 甲氧基苯基、4-硝基苯基、2-甲基苯基、2-甲氧基苯基、2-噻吩基、2-呋喃基,酯基中的一种;R4为酯基、醛基或酮羰基、羧基、酰胺基中的一种;金属盐为二氯化钯、三氟醋酸钯、二氯二乙腈钯、二氯二三苯基膦钯、醋酸铜、氯化铜、溴化铜、三氟甲磺酸铜、氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜或氰化亚铜中的一种。所述碱为碳酸铯、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、醋酸锂、醋酸钠、醋酸钾、特戊酸钠、乙醇钠、叔丁醇钠或叔丁醇锂中的一种,均能获得本发明目标产物3,3- 二取代-2-吲哚酮衍生物,且反应产率高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,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3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
在金属盐和碱存在的条件下,以水为溶剂,N-亚硝基芳胺和乙烯酮反应,制得3,3-二取代-2-吲哚酮衍生物;
所述N-亚硝基芳胺的结构如式(I)所示,乙烯酮的结构如式(II)所示,3,3-二取代-2-吲哚酮的结构如式(III)所示:
2.如权利要求1所述的一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,其特征在于,在式(I)和式(III)中,R1为氢、烷基、烷氧基、卤原子、醛基或酮羰基、硝基、氰基、酯基中的一种;R2为烷基、苄基、苯基中的一种。
3.如权利要求1所述的一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,其特征在于,在式(II)和式(III)中R3为烷基、苯基、4-甲基苯基、4-氯苯基、4-氟苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、2-甲基苯基、2-甲氧基苯基、2-噻吩基、2-呋喃基,酯基中的一种;R4为酯基、醛基或酮羰基、羧基、酰胺基中的一种。
4.如权利要求1所述的一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,其特征在于,所述R1为C1~C4烷基或C1~C4烷氧基,所述R2、R3均为C1~C4烷基。
5.如权利要求1所述的一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,其特征在于,所述N-亚硝基芳胺与乙烯酮的摩尔比为1:(1~3)。
6.如权利要求5所述的一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,其特征在于,所述N-亚硝基芳胺与乙烯酮的摩尔比为1:1.5。
7.如权利要求1所述的一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,其特征在于,所述金属盐为过渡金属盐,所述过渡金属盐为二氯化钯、醋酸钯、三氟醋酸钯、二氯二乙腈钯、二氯二三苯基膦钯、醋酸铜、氯化铜、溴化铜、三氟甲磺酸铜、氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜或氰化亚铜中的一种。
8.如权利要求1所述的一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,其特征在于,所述碱为碳酸铯、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、醋酸铯、醋酸锂、醋酸钠、醋酸钾、特戊酸钠、乙醇钠、叔丁醇钠或叔丁醇锂中的一种。
9.如权利要求1所述的一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,其特征在于,反应温度为20~30℃,反应时间为5~7小时。
10.如权利要求1~9任一项所述的一种3,3-二取代-2-吲哚酮的绿色合成方法,其特征在于,反应结束后,采用柱层析将产物分离纯化,所述柱层析的洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂。
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