CN111072653A - 一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法 - Google Patents

一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法 Download PDF

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CN111072653A CN201911371110.8A CN201911371110A CN111072653A CN 111072653 A CN111072653 A CN 111072653A CN 201911371110 A CN201911371110 A CN 201911371110A CN 111072653 A CN111072653 A CN 111072653A
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姜昕鹏
方丽云
杨列超
朱余
俞传明
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D471/04—Ortho-condensed systems

Abstract

本发明公开了一种由取代2‑芳基吲哚嗪直接合成1,3‑双硫代吲哚嗪类化合物的方法。该方法包括以下步骤：向反应容器中加入取代2‑芳基吲哚嗪和硫酚，然后加入碘源，有机溶剂，在氧气氛围下反应1‑48 h后加入饱和硫代硫酸钠淬灭反应，水洗、萃取并分离得到1,3‑双硫代吲哚嗪类化合物。本发明采用廉价的碘源作催化剂和氧气或空气作为氧化剂，具有反应效率高、反应成本低、绿色且工艺简单的优点。

Description

一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合 物的方法
技术领域
本发明涉及一种无过渡金属催化的由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法。
背景技术
吲哚嗪是一类含有芳杂环结构的化合物，基于其结构的特殊性，因此通常被应用于各种小分子药物的研究中。功能化的吲哚嗪在天然产物和合成药物中具有广泛的应用，其与广谱的生物活性相关，例如抗真菌，抗癌，抗氧化，磷酸酶抑制和拮抗剂。同时，硫醚修饰的氮杂环化合物在合成和药物化学领域有重要意义，它们是构建许多药物分子的关键组成部分。例如：HIV 抑制剂和MCF-7乳腺癌抑制剂。
传统的对于氮杂环化合物的巯基化一般反应方法一般分为两类。第一类采用过渡金属的催化反应。2015年Nobuaki Kambe课题组报道了含有定位基团的吲哚衍生物与二苯基二硫反应构建碳硫键（J. Org. Chem. 2015, 80,367−374.）。同年，曹华等人报道了碘化亚铜催化的1-氮杂吲哚嗪与脂肪链硫醇反应构建碳硫键（RSC Adv., 2015, 5, 22356–22360）。周爱华课题组报道了二苯基氮杂吲嗪与芳基硼酸和硫三组分在氯化钴催化下生成取代硫醚反应（Adv.Synth. Catal.2017, 359,2215 –2221.）。另一类是第二类为非金属参与的杂环类化合物的硫代反应。 2018年汤日元课题组以3-氮杂吲哚嗪衍生物和氯代脂肪烷烃和硫反应，在当量强碱TMEDA作用下得到硫代产物（Adv.Synth. Catal. 2018, 360,533 –543.）。2018年曹华课题组采用2-芳基吲哚嗪为底物，用2当量的TBHP作为氧化剂得到硫代目标产物，该方法条件温和，但是芳基取代的产物效率较低（Org. Lett. 2018, 20,3291−3295.）。这些方法操作繁琐，反应条件苛刻使用了价格昂贵的贵金属钯等或者使用了易于爆炸的氧化剂并且产率极低，尤其是芳基硫醚取代的产物。因此，开发一种绿色、环保、高效的氮杂环类化合物具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在上述问题，本发明旨在提供一个高效、操作简单、反应条件温和、底物普适性强且无过渡金属催化的由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法。
所述的一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于所述方法如下：将式（Ⅰ）所示的取代2-芳基吲哚嗪和式（Ⅱ）所示的硫醇加入反应容器中，加入碘源、溶剂，在氧气氛围下反应，反应结束后再加入饱和硫代硫酸钠淬灭反应，水洗、萃取并通过柱色谱法分离得到式（Ⅲ）所示1,3-双硫代吲哚嗪类化合物，其反应方程式如下：
Figure 544979DEST_PATH_IMAGE001
式中，R1为1-15个碳的烷基、芳基或取代芳基的一种，取代芳基中的取代基为供电子基或吸电子基，氢原子，供电子基包括甲基或甲氧基，吸电子基包括卤素、硝基或苯基；R2为芳基、萘基的一种；R3为1-5个碳的烷基。
所述的一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于碘源为单质碘、碘化铵、碘化钾、碘化锂、碘化钠、四丁基碘化铵中的一种或多种，用量为相对于取代2-芳基吲哚嗪的0.01-0.2摩尔当量，优选为0.05摩尔当量。
所述的一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于反应的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、1,2-二氯乙烷、硝基甲烷中的一种或者多种，优选为1,2-二氯乙烷。
所述的一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于氧化剂为氧气或者空气的中一种，优选为氧气。
所述的一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于反应温度为0 oC-80 oC，优选为60 oC。
所述的一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于反应时间为1-48 h，优选为7 h。
通过采用上述合成路线，与现有合成路线相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过采用氧气或空气为氧化剂代替过渡金属合成二芳基硫醚，即1,3-双硫代吲哚嗪类化合物，具有环境友好、操作简便、条件温和、底物普适性好和反应收率较高等优点。
具体实施方式
以下结合具体实施例来说明本发明的合成方案，但是本发明的保护范围不仅局限于此。
实施例1 2-苯基-1,3-双（对甲基苯基硫代）吲哚嗪的合成
向25mL反应瓶中加入2-苯基吲哚嗪（0.26 mmol，0.050 g）和对甲苯硫酚（0.54 mmol，0.067 g），KI（10 mol％，0.005 g），DCE（1 mL）。将反应通氧气气氛在60 ℃下搅拌至反应结束，反应时间为7 h，用饱和硫代硫酸钠淬灭反应，再将反应混合物用5ml 乙酸乙酯和10ml水一起稀释，用10ml 乙酸乙酯萃取，用10ml 饱和食盐盐水洗涤有机层，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，通过硅胶色谱法纯化粗产物，用石油醚：乙酸乙酯=300：1洗脱，得到白色固体2-苯基-1,3-双（对甲苯基硫代）吲哚嗪90 mg，收率为79%，熔点：151-153 oC;1H NMR (400MHz, CDCl3) δ 8.33 (d, J = 7.0 Hz, 1H), 7.68 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 7.43 (dd, J= 7.7, 1.8 Hz, 2H), 7.32-7.31 (m, 3H), 7.04 – 6.95 (m, 5H), 6.90 (d, J = 8.4Hz, 2H), 6.81 – 6.79 (d, 2H), 6.73 (td, J = 6.8, 1.3 Hz, 1H), H), 2.26 (s,3H), 2.25 (s, 3H); 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 141.50,139.30, 136.65, 135.49,134.39, 133.32, 133.07, 130.59, 130.10, 129.59, 127.78, 127.58, 125.53,125.45, 124.54, 122.04, 117.93, 112.69, 108.08, 97.91, 20.93, 20.90; ESI-MS[M + H] m/z 438.1345。
实施例2 2-苯基-1,3-双（对甲基苯基硫代）吲哚嗪的合成
向25 mL反应瓶中加入2-苯基吲哚嗪（0.26 mmol，0.050 g）和对甲苯硫酚（0.54 mmol，0.067 g），KI（10 mol％，0.005 g），DCE（1 mL）。将反应通空气气氛在60 ℃下搅拌至反应结束，反应时间为24 h，用饱和硫代硫酸钠淬灭反应。再将反应混合物用5ml 乙酸乙酯和10ml水一起稀释，用10ml 乙酸乙酯萃取，用10ml 饱和食盐盐水洗涤有机层，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏。通过硅胶色谱法纯化粗产物，用石油醚：乙酸乙酯=300：1洗脱，得到白色固体2-苯基-1,3-双（对甲苯基硫代）吲哚嗪69 mg, 收率为61%。
实施例3 2-苯基-1,3-双（对甲基苯基硫代）吲哚嗪的合成
向25 mL反应瓶中加入2-苯基吲哚嗪（0.26 mmol，0.050 g）和对甲苯硫酚（0.54 mmol，0.067 g），KI（10 mol％，0.005 g），CH3CN（1 mL）。将反应通氧气在60 ℃下搅拌至反应结束，反应时间为7 h，用饱和硫代硫酸钠淬灭反应。再将反应混合物用5ml 乙酸乙酯和10ml水一起稀释，用10ml 乙酸乙酯萃取，用10ml 饱和食盐盐水洗涤有机层，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏, 减压蒸馏。通过硅胶色谱法纯化粗产物，用石油醚：乙酸乙酯=300：1洗脱，得到白色固体2-苯基-1,3-双（对甲苯基硫代）吲哚嗪72mg, 收率为63%。
实施例4 2-苯基-1,3-双（对甲基苯基硫代）吲哚嗪的合成
向25 mL反应瓶中加入2-苯基吲哚嗪（0.26 mmol，0.050 g）和对甲苯硫酚（0.54 mmol，0.067 g），I2（10 mol％，0.0064 g），DMSO（1 mL）。将反应通氧气在60 ℃下搅拌至反应结束，反应时间为7h，用饱和硫代硫酸钠淬灭反应。 再将反应混合物用5ml 乙酸乙酯和10ml水一起稀释，用10ml 乙酸乙酯萃取，用10ml 饱和食盐盐水洗涤有机层，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏。通过硅胶色谱法纯化粗产物，用石油醚：乙酸乙酯=300：1洗脱，得到白色固体2-苯基-1,3-双（对甲苯基硫代）吲哚嗪75 mg, 收率为66%。
实施例5 2-苯基-1,3-双（对甲基苯基硫代）吲哚嗪的合成
向25 mL反应瓶中加入2-苯基吲哚嗪（0.26 mmol，0.050 g）和对甲苯硫酚（0.54 mmol，0.067 g），TBAI（10 mol％，0.009 g），CH3CN（1 mL）。将反应通氧气在0 ℃下搅拌至反应结束，反应时间为1 h，用饱和硫代硫酸钠淬灭反应，再将反应混合物用5ml 乙酸乙酯和10ml水一起稀释，用10ml 乙酸乙酯萃取，用10ml 饱和食盐盐水洗涤有机层，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，通过硅胶色谱法纯化粗产物，用石油醚：乙酸乙酯=300：1洗脱，得到白色固体2-苯基-1,3-双（对甲苯基硫代）吲哚嗪66 mg, 收率为58%。
实施例6 2-苯基-1,3-双（对甲氧基苯基硫代）吲哚嗪的合成
向25 mL反应瓶中，加入2-苯基吲哚嗪（0.26 mmol，0.050 g）和对甲氧基苯硫酚（0.54mmol，0.067 g），NH4I（10 mol％，0.004 g），CH3NO2（1 mL）。将反应通氧气在80 ℃下搅拌至反应结束，反应时间为15 h，用饱和硫代硫酸钠淬灭反应，再将反应混合物用5ml 乙酸乙酯和10ml水一起稀释，用10ml 乙酸乙酯萃取，用10ml 饱和食盐盐水洗涤有机层，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，通过硅胶色谱法纯化粗产物，用石油醚：乙酸乙酯=300：1洗脱，得到白色固体2-苯基-1,3-双（对甲氧基苯基硫代）吲哚嗪106 mg，收率为87%。熔点：135-137 oC;1HNMR (400 MHz,CD3COCD3) δ 8.50 (d, J = 7.0 Hz, 1H), 7.74 (d, J = 8.8 Hz, 1H),7.49 (dd, J = 8.0, 1.5 Hz, 2H), 7.42 – 7.32 (m, 3H), 7.20 – 7.14 (m, 1H),6.97 – 6.90 (m, 5H), 6.86 – 6.81 (m, 2H), 6.80 – 6.74 (m, 2H), 3.72 (d, J =5.8 Hz, 6H); 13C NMR (101 MHz, CD3COCD3) δ 159.55, 158.84, 141.87, 139.81,134.48, 131.69, 131.13, 128.67, 128.50, 128.49, 128.32, 127.22, 125.41,123.32, 118.42, 115.99, 115.47, 113.86, 110.09, 99.83, 55.62, 55.55;ESI-MS [M+ H]+ m/z 470.1243;
实施例7 2-苯基-1,3-双（2-噻吩基硫代）吲哚嗪的合成：
向25 mL反应瓶中，加入2-苯基吲哚嗪（0.26 mmol，0.050 g）和2-噻吩硫醇（0.54mmol，0.063 g），I2（2 mol％，0.0025 g），CH3CN（1 mL）。将反应通氧气在60 ℃下搅拌至反应结束，反应时间为7 h，用饱和硫代硫酸钠淬灭反应，再将反应混合物用5ml 乙酸乙酯和10ml 水一起稀释，用10ml 乙酸乙酯萃取，用10ml 饱和食盐盐水洗涤有机层，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，通过硅胶色谱法纯化粗产物，用石油醚：乙酸乙酯=300：1洗脱，得到黄色固体2-苯基-1,3-双（2-噻吩基硫代）吲哚嗪90 mg，收率为82%。熔点：111-113 oC;1H NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.53 (d, J = 7.0 Hz, 1H), 7.84 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 7.56(d, J = 7.0 Hz, 2H), 7.49-7.40 (m,, 3H), 7.12 (d, J = 5.2 Hz, 1H), 7.06 (t, J= 7.2 Hz, 2H), 6.86-6.82 (m, 2H), 6.79 (t, J = 4.8 Hz, 3H); 13C NMR (101 MHz,CDCl3) δ 139.97, 138.92, 138.11, 134.79, 133.26, 131.17, 129.41, 128.64,127.79, 127.64, 127.41, 127.38, 127.10, 126.67, 124.25, 122.03, 117.80,112.56, 110.35, 101.50;ESI-MS [M + H]+m/z 422.0160;
实施例8 6-乙基-2-苯基-1,3-二（对甲苯基硫代）吲哚嗪的合成
向25 mL反应瓶中，加入6-乙基-2-苯基吲哚嗪（0.26 mmol，0.057 g）和对甲苯硫酚（0.54 mmol，0.067 g），I2（5 mol％，0.0063 g），DMF（1 mL）。将反应通氧气在60 ℃下搅拌至反应结束，反应时间为7 h，用饱和硫代硫酸钠淬灭反应，再将反应混合物用5ml 乙酸乙酯和10ml 水一起稀释，用10ml 乙酸乙酯萃取，用10ml 饱和食盐盐水洗涤有机层，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，通过硅胶色谱法纯化粗产物，用石油醚：乙酸乙酯= 300：1洗脱，得到白色固体6-乙基-2-苯基-1,3-二（对甲苯基硫代）吲哚嗪113 mg，收率为93%。熔点：108-110oC;1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 8.22 (s, 1H), 7.57 (d, J = 9.0 Hz, 1H),7.33 (dd, J = 14.0, 6.6 Hz, 5H), 7.10 (dd, J = 14.8, 8.6 Hz, 3H), 7.02 (d, J= 7.8 Hz, 2H), 6.80 (dd, J = 11.8, 7.9 Hz, 4H), 2.58 (d, J = 7.6 Hz, 2H),2.20 (d, J = 7.2 Hz, 6H), 1.13 (t, J = 7.6 Hz, 3H); 13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ 141.03, 136.39, 135.82, 134.60, 133.48, 132.85, 130.72, 130.61, 130.21,129.51, 128.24, 127.98, 125.59, 125.51, 125.28, 121.57, 117.48, 107.82,96.75, 25.58, 20.87, 20.83, 15.40；ESI-MS [M + H]+ m/z 466.1658;
实施例9 2-苯基-1,3-双（丙硫基）吲哚嗪的合成
向25 mL反应瓶中，加入6-乙基-2-苯基吲哚嗪（0.26 mmol，0.057 g）和正丁硫醇（0.54mmol，0.048 g），I2（5 mol％，0.0063 g），MeCN（1 mL）。将反应通氧气在80 ℃下搅拌至反应结束，反应时间为24 h，用饱和硫代硫酸钠淬灭反应，再将反应混合物用5ml 乙酸乙酯和10ml 水一起稀释，用10ml 乙酸乙酯萃取，用10ml 饱和食盐盐水洗涤有机层，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，通过硅胶色谱法纯化粗产物，用石油醚：乙酸乙酯= 300：1洗脱，得到黄色液体2-苯基-1,3-双（丙硫基）吲哚嗪73 mg，收率为82%；1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ8.52 (dt, J = 7.0, 1.1 Hz, 1H), 7.73 (dt, J = 8.9, 1.3 Hz, 1H), 7.60 – 7.53(m, 2H), 7.49 – 7.42 (m, 2H), 7.40 – 7.34 (m, 1H), 6.95 (ddd, J = 8.9, 6.6,1.1 Hz, 1H), 6.72 (td, J = 6.8, 1.3 Hz, 1H), 2.46 (t, J = 7.0 Hz, 2H), 2.38(t, J = 7.0 Hz, 2H), 1.29 – 1.18 (m, 8H), 0.71 (td, J = 7.2, 2.7 Hz, 6H);13CNMR (101 MHz, CDCl3) δ 139.94, 137.85, 134.50, 131.06, 127.59, 127.00,124.13, 120.09, 117.97, 111.60, 111.31, 101.20, 36.85, 35.33, 31.42, 31.33,21.51, 21.47, 13.58, 13.52.
实施例10 2-苯基-1,3-双（十二烷基硫基）吲哚嗪的合成
向25 mL反应瓶中，加入6-乙基-2-苯基吲哚嗪（0.26 mmol，0.057 g）和十二烷基硫醇（0.54 mmol，0.109 g），I2（5 mol％，0.0063 g），MeCN（1 mL）。将反应通氧气在60 ℃下搅拌至反应结束，反应时间为7 h，用饱和硫代硫酸钠淬灭反应，再将反应混合物用5ml 乙酸乙酯和10ml 水一起稀释，用10ml 乙酸乙酯萃取，用10ml 饱和食盐盐水洗涤有机层，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，通过硅胶色谱法纯化粗产物，用石油醚：乙酸乙酯= 300：1洗脱，得到白色固体2-苯基-1,3-双（十二烷基硫基）吲哚嗪119 mg，收率为77%；熔点：39-41oC;1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.52 (d, J = 7.0 Hz, 1H), 7.73 (d, J = 8.9 Hz, 1H),7.60 – 7.54 (m, 2H), 7.44 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 7.36 (dd, J = 8.5, 6.2 Hz,1H), 6.94 (dd, J = 8.8, 6.6 Hz, 1H), 6.72 (t, J = 6.7 Hz, 1H), 2.44 (t, J =7.1 Hz, 2H), 2.37 (t, J = 7.1 Hz, 2H), 1.33 – 1.08 (m, 40H), 0.88 (t, J = 6.8Hz, 6H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 131.06, 127.58, 126.99, 124.12, 120.06,117.97, 111.57, 77.33, 37.18, 35.61, 31.93, 29.64, 29.59, 29.56, 29.49,29.44, 29.36, 29.33, 29.26, 29.16, 29.11, 28.43, 28.39, 22.70, 14.14. ESI-MS[M + H]+ m/z 594.4138。

Claims (6)

1.一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于所述方法如下：将式（Ⅰ）所示的取代2-芳基吲哚嗪和式（Ⅱ）所示的硫醇加入反应容器中，加入碘源、氧化剂及溶剂，在氧气氛围下反应，反应结束后再加入饱和硫代硫酸钠淬灭反应，水洗、萃取并通过柱色谱法分离得到式（Ⅲ）所示1,3-双硫代吲哚嗪类化合物，其反应方程式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中，R1为1-15个碳的烷基、芳基或取代芳基的一种，取代芳基中的取代基为供电子基或吸电子基，氢原子，供电子基包括甲基或甲氧基，吸电子基包括卤素、硝基或苯基；R2为芳基、萘基的一种；R3为1-5个碳的烷基。
2.根据权利要求1所述的一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于碘源为单质碘、碘化铵、碘化钾、碘化锂、碘化钠、四丁基碘化铵中的一种或多种，用量为相对于取代2-芳基吲哚嗪的0.01-0.2摩尔当量，优选为0.05摩尔当量。
3.根据权利要求1所述的一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于反应的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、1,2-二氯乙烷、硝基甲烷中的一种或者多种，优选为1,2-二氯乙烷。
4.根据权利要求1所述的一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于氧化剂为氧气或者空气的中一种，优选为氧气。
5.根据权利要求1所述的一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于反应温度为0 oC-80 oC，优选为60 oC。
6.根据权利要求1所述的一种由取代2-芳基吲哚嗪直接合成1,3-双硫代吲哚嗪类化合物的方法，其特征在于反应时间为1-48 h，优选为7 h。
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