CN111484436A - 一种在吲哚c3位引入异戊烯基的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在吲哚C3位引入异戊烯基的方法。具体为,以吲哚和异戊二烯为原料,在钯催化剂/膦配体促进下,可以在吲哚C3位高选择性引入异戊烯基。本发明有以下优点,异戊二烯是一种绿色的大宗化学品,简单易得,价格便宜;简单的吲哚即可参与反应,不需要对NH进行保护;不需要离去基团,原子经济性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种在吲哚C3位引入异戊烯基的方法。具体为,以吲哚和异戊二烯为原料,在钯催化剂/膦配体/添加剂促进下,可以在吲哚C3位高选择性引入异戊烯基。本发明有以下优点,异戊二烯和吲哚都可直接商业获得,价格便宜,直接一步就可高选择性引入异戊烯基;简单的吲哚即可参与反应,不需要对NH 进行保护;底物上不需要离去基团,原子经济性高。
背景技术
异戊烯基取代的吲哚是一类重要的天然产物核心骨架,例如,生物碱TryprostainB在吲哚的2位有异戊烯基,(-)-Flustramine B、Mollenine A和 Nocardioazine B则在吲哚的3位连有异戊烯基(式1)。异戊烯基的存在可以增强化合物的亲脂性,使得化合物能够更容易地穿过脂溶性的细胞膜与靶蛋白相结合,从而有助于提升化合物本身所具有的活性。因此,探索简单、高效的催化体系来实现在吲哚骨架上引入异戊烯基,具有重要的研究意义。
式1.含有异戊烯基的吲哚生物碱
通过文献检索发现(式2),Yadav小组在2002年报道了Zn促进吲哚和异戊烯基溴的反应,可以在吲哚C3位引入异戊烯基,但Zn的用量需要1当量(Yadav, J.S.;Reddy,B.V.S.;Reddy,P.M.;Srinivas,C.Tetrahedron Lett.2002,43,5185.)。 2006年,Mayr小组则发展了碱促进吲哚和异戊烯基溴的反应,在丙酮和水的混合溶剂中,目标产物3-异戊烯基吲哚收率和选择性较高(Westermaier,M.;Mayr, H.Org.Lett.2006,8,4791.)。但这些方法有着一些缺点,异戊烯基溴需要事先进行合成得到,增加了反应步骤,且需要脱去当量的HBr,原子经济性不好。此外,这些体系中需要当量的金属或碱,来中和掉生成的HBr。因此,选择合适的原料来提高反应的步骤、原子经济性显得尤为重要。
式2.文献中报道的吲哚C3位异戊烯基化反应
异戊二烯是一种廉价的工业大宗化学品,可以由可再生生物质发酵或催化转化获得,被认为是一种绿色的有机原料(Morais,A.R.C.;Dworakowska,S.;Reis, A.;Gouveia,L.;Matos,C.T.;Bogdal,D.;Bogel-Lukasik,R.Catal.Today 2015,239, 38.)。本专利开发出了一种钯催化异戊二烯和吲哚的反应,可以在C3位高选择性引入异戊烯基。
发明内容
本发明目的在于以简单化学品异戊二烯和吲哚为原料,发展了一种钯催化剂 /膦配体/添加剂体系,可以在吲哚C3位高选择性引入异戊烯基。
本发明是通过以下技术方案实现的:
吲哚1和异戊二烯(或者取代的异戊二烯)在钯催化剂、膦配体和添加剂作用下,可以在C3位引入异戊烯基(或者取代的异戊烯基),反应式如下所示:
具体操作步骤如下:
在氩气或氮气气氛下,依次加入钯催化剂、膦配体、添加剂、吲哚1,然后加入一定量溶剂溶解,最后加入异戊二烯(或者取代的异戊二烯)2,在一定温度下反应,点板监测反应体系,反应结束后,旋干溶剂,柱层析(流动相:石油醚/乙酸乙酯=50/1)得到目标产物3。
反应物吲哚上的取代基R可以是氢、C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、苯氧基、苯基、对甲氧基苯基、苄基、对甲氧基苄基、萘基、醛基、酯基、酰基、-F、-Cl、 -Br、-NO2中的一种或二种以上;
R1可以是氢、C1-C8烷基、苯基、对甲氧基苯基、苄基、对甲氧基苄基、醛基、酯基中的一种;
R2可以是氢、C1-C8烷基、苯基、对甲氧基苯基、苄基、对甲氧基苄基、磺酰基、酯基中的一种;
二烯上的R3可以是连在1或3或4位,包括氢、C1-C8烷基、苯基、对甲氧基苯基、苄基、对甲氧基苄基、萘基、酯基中的一种或两种以上;
其中所述酯基是甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、苯酯、苄酯中的一种。
所用钯催化剂为下述中的一种或二种以上:Pd(PPh3)4、Pd(dba)2、Pd2(dba)3、 Pd2(dba)3·CHCl3、Pd(OAc)2、Pd(OCOCF3)2、Pd(acac)2、PdCl2、Pd(PPh3)2Cl2、 [Pd(allyl)Cl]2、Pd(MeCN)2Cl2、Pd(PhCN)2Cl2、Pd(CH3CN)2(OTs)2,其中,优选催化剂是Pd(PPh3)4,催化剂与吲哚的摩尔比为0.001-1,优选范围为0.01-0.2。
所用膦配体为下述中的一种或二种以上:三环己基膦(PCy3)、三叔丁基膦(PtBu3)、三(2-甲氧基苯基)膦、三(2-呋喃基)膦、2-二环己基膦-2′,4′,6′-三异丙基联苯(Xphos)、2-二叔丁基膦-2′,4′,6′-三异丙基联苯(tBu-Xphos)、双(二苯基膦)甲烷(dppm)、双(二苯基膦)乙烷(dppe)、双(二苯基膦)丙烷(dppp)、双(二苯基膦)丁烷(dppb)、1,2-双(二环己基膦)乙烷(dcype)、1,1′-双(二苯基膦)二茂铁(dppf)、1,1′-双(二叔丁基膦)二茂铁(dtBpf)、4,5-双(二苯基膦)-9,9-二甲基氧杂蒽(Xantphos)、4,5-二(二叔丁基膦)-9,9-二甲基氧杂蒽(tBu-Xantphos)、1,2- 双(二苯基膦)苯(dppBz)、双(2-二苯基膦苯基)醚(DPEphos)、2,2′-双(二苯基膦)-1,1′-联萘(BINAP)、2,2′-双[二(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-1,1′-联萘 (DTBM-BINAP)、2,2′-双(二苯基膦)-5,5′,6,6′,7,7′,8,8′-八氢-1,1′-联萘 (H8-BINAP)、5,5′-双(二苯基膦)-4,4′-二-1,3-苯并二噁茂(Segphos)、5,5′-双[二 (3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-4,4′-二-1,3-苯并二噁茂(DTBM-Segphos)、2,2′-双(二苯基膦)-6,6′-二甲氧基-1,1′-联苯(OMe-BIPHEP)、5,5′-二氯-6,6′-二甲氧基 -2,2′-双(二苯基膦)-1,1′-联苯(Cl-OMe-BIPHEP)、2,2′-双[二(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-6,6′-二甲氧基-1,1′-联苯(DTBM-OMe-BIPHEP)、2,2′-双(二苯基膦) -4,4′,6,6′-四甲氧基联苯(Ph-Garphos)、2,2′-双[二(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基) 膦]-4,4′,6,6′-四甲氧基联苯(DTBM-Garphos)、2,2′-双[二(3,5-三氟甲基苯基)膦基]-4,4′,6,6′-四甲氧基联苯(BTFM-Garphos)、7,7′-双(二苯基磷基)-1,1′-螺二氢茚 (SDP)、7,7′-双[二(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-1,1′-螺二氢茚(DTBM-SDP)、 6,6′-双(二苯基磷)-2,2′,3,3′-四氢-5,5′-二-1,4-苯并二辛烷(Synphos)、6,6′-双[二(3,5- 二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-2,2′,3,3′-四氢-5,5′-二-1,4-苯并二辛烷 (DTBM-Synphos)、(3,5-二氧-4-磷-环庚并[2,1-a:3,4-a′]二萘-4-基)二甲胺 (Monophos)、(3,5-二氧杂-4-磷环庚并[2,1-a;3,4-a′]二萘-4-基)-5氢-二苯并[b,f]氮杂卓、(3,5-二氧杂-4-磷杂环庚二烯并[2,1-a:3,4-a′]二萘-4-基)-(1-苯基乙基)胺二氯甲烷络合物,其中,优选配体是DTBM-Segphos,配体与吲哚的摩尔比为0.001-1,优选范围为0.01-0.2。
所用的添加剂为下述中的一种或二种以上:樟脑磺酸、对甲苯磺酸、苯磺酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、金刚烷甲酸、磷酸二苯酯、磷酸二苄酯、脯氨酸、三乙基硼、二乙基锌、三甲基铝、二甲基氯化铝、三(五氟苯基)硼、三氟化硼乙醚、三氟甲磺酸铜、三氟甲磺酸钪、三氟甲磺酸锌、三氟甲磺酸铁、三氟甲磺酸镱、碳酸铯、碳酸钾、碳酸钠、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(NaBArF 4),其中,优选添加剂是三乙基硼,添加剂与吲哚的摩尔比为0.01-2,优选范围为0.1-1.2。
所用溶剂为,以甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、乙腈、甲苯、环己烷、四氢呋喃、二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的一种或二种以上为溶剂,吲哚优选浓度范围0.01-1.5mol/L。
异戊二烯(或取代的异戊二烯)用量是吲哚摩尔量的0.5-10倍之间;反应温度在25-120℃之间;反应时间在0.5-36h之间。
本发明具有如下优点:
本发明有以下优点,异戊二烯和吲哚都可直接商业获得,价格便宜,直接一步就可高选择性引入异戊烯基;简单的吲哚即可参与反应,不需要对NH进行保护;底物上不需要离去基团,原子经济性高。因此,本专利在合成异戊烯基化吲哚类生物碱方面有着潜在的应用前景。
具体实施方式
下面将以具体的实施例来对本发明加以说明,但本发明的保护范围不局限于这些实例。
1.Pd催化吲哚和异戊二烯的反应
在2.0mL密封耐压反应管中,依次加入Pd催化剂(吲哚用量的5mol%)、膦配体(吲哚用量的5mol%)、添加剂(吲哚用量的30mol%)、吲哚1a(0.2mmol,23.4mg),用0.2mL溶剂溶解,然后加入异戊二烯2a(3.0equiv(0.6mmol),60 μL),在70℃反应24h,结束后加入均三甲氧基苯作为内标,GC-FID检测目标产物3a收率。
表1.催化剂、配体、添加剂和溶剂等因素对反应的影响
由表1结果可以看出,吲哚1a与异戊二烯2a摩尔比1∶3时,在70℃反应,以THF为溶剂,Pd(PPh3)4为催化剂,三乙基硼(BEt3)为添加剂,若不加膦配体,得不到目标产物(实施例1)。当加入DTBM-Segphos作为配体时,目标产物收率可以达到40%(实施例2)。其它类型的钯催化剂,如Pd(dba)2、Pd2(dba)3、 Pd(OCOCF3)2、Pd(OAc)2、PdCl2等虽然也能得到产物,但收率较低(实施例3-9)。溶剂筛选发现,DCE作为溶剂时,收率可以提高到71%(实施例10-13)。各类膦配体筛选发现,只有大位阻的DTBM-Segphos可以取得不错的结果(实施例 14-28)。其它添加剂,如ZnEt2、AlMe3、AlMe2Cl,反应效果较差(实施例29-31); Bronsted酸,如(PhO)2P(O)OH、AdCO2H、CSA、TsOH,也只能获得较低的收率 (实施例32-35)。因此,优选催化剂是Pd(PPh3)4,配体是DTBM-Segphos,添加剂是三乙基硼,溶剂是二氯乙烷(DCE)。
表2.底物摩尔比和温度对反应的影响
在2.0mL密封耐压反应管中,依次加入Pd(PPh3)4(吲哚用量5mol%)、 DTBM-Segphos(吲哚用量5mol%)、吲哚1a,用二氯乙烷溶解,然后加入BEt3 (1.0M in THF,吲哚用量的30mol%)和异戊二烯2a,在一定温度下反应24h,结束后加入均三甲氧基苯作为内标,GC-FID检测目标产物3a收率。
表2可以看出,当异戊二烯2a过量时,反应收率基本保持不变(实施例 36-39);但吲哚和异戊二烯摩尔比是1/1或者2/1时,目标产物收率降低(实施例40-41)。温度升高或降低,都不利于反应的进行(实施例42-44)。因此,底物1a和2a的摩尔比优选1/3,反应温度优选70℃。
2.底物类型
在手套箱中,向2.0mL封管中,依次加入Pd(PPh3)4(5mol%,23.2mg)、 DTBM-Segphos(5mol%,23.6mg)、吲哚1(0.4mmol),用0.4mL DCE溶解,然后加入二烯2(3.0equiv,相对吲哚用量)和BEt3(1.0M in THF,30mol%,120 μL),在70℃反应24h,结束后,直接用柱层析分离,流动相为石油醚/乙酸乙酯50∶1。
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6-Methoxy-3-(3-methylbut-2-en-1-yl)-1H-indole(3j):colorless oil,69.4mg,81%yield,Rf=0.80(petroleum ether/EtOAc 8/1).1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.78(s,1H), 7.47(d,J=8.4Hz,1H),6.98-6.60(m,3H),5.44(s,1H),3.85 (s,3H),3.44(d,J=6.6Hz,2H),1.78(s,6H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ156.6,137.3,131.9,123.2,122.1,120.0,119.7,116.2,109.2,94.8, 55.8,25.8,24.3,17.9.HRMScalculated for C14H18NO[M+H]+216.1383,found 216.1378.
(E)-3-(3-Phenylbut-2-en-1-yl)-1H-indole(3k):colorlessoil,39.3 mg,79%yield(0.2mmol scale),Rf=0.70(petroleum ether/EtOAc 8/1).1HNMR(400MHz,Acetone-d6)δ10.01(s,1H), 7.60(d,J=7.9Hz,1H),7.46-7.42(m,2H),7.41-7.37(m,1H), 7.34-7.26(m,2H),7.24-7.15(m,2H),7.14-7.07(m,1H), 7.06-6.98(m,1H),6.21-6.00(m,1H),3.69(d,J=7.2Hz,2H),2.20(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ144.7,137.9,135.4,129.0,128.9,128.5,128.0,127.4, 126.9,126.4,122.8,122.1,119.4,114.9,112.1,25.5,16.0.HRMS calculated for C18H18N[M+H]+248.1434,found 216.1378。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
目标产物3和反应物吲哚1上的取代基:
R可以是氢、氟、氯、溴、C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、苯氧基、苯基、对甲氧基苯基、苄基、对甲氧基苄基、萘基、醛基、酯基、酰基、硝基中的一种或二种以上;
R1可以是氢、C1-C8烷基、苯基、对甲氧基苯基、苄基、对甲氧基苄基、醛基、酯基中的一种;
R2可以是氢、C1-C8烷基、苯基、对甲氧基苯基、苄基、对甲氧基苄基、磺酰基、酯基中的一种;
异戊二烯或者取代的异戊二烯上的取代基:
R3可以是连在化合物2的1或3或4位中的任一个或二个或三个,包括氢、C1-C8烷基、苯基、对甲氧基苯基、苄基、对甲氧基苄基、萘基、酯基中的一种或两种或三种;
其中上述酯基是甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、苯酯、苄酯中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所用钯催化剂为下述中的一种或二种以上:Pd(PPh3)4、Pd(dba)2、Pd2(dba)3、Pd2(dba)3·CHCl3、Pd(OAc)2、Pd(OCOCF3)2、Pd(acac)2、PdCl2、Pd(PPh3)2Cl2、[Pd(allyl)Cl]2、Pd(MeCN)2Cl2、Pd(PhCN)2Cl2、Pd(CH3CN)2(OTs)2,其中,优选催化剂是Pd(PPh3)4,催化剂与吲哚1的摩尔比为0.001-1,优选范围为0.01-0.2。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所用膦配体为下述中的一种或二种以上:三环己基膦(PCy3)、三叔丁基膦(PtBu3)、三(2-甲氧基苯基)膦、三(2-呋喃基)膦、2-二环己基膦-2′,4′,6'-三异丙基联苯(Xphos)、2-二叔丁基膦-2',4′,6′-三异丙基联苯(tBu-Xphos)、双(二苯基膦)甲烷(dppm)、双(二苯基膦)乙烷(dppe)、双(二苯基膦)丙烷(dppp)、双(二苯基膦)丁烷(dppb)、1,2-双(二环己基膦)乙烷(dcype)、1,1′-双(二苯基膦)二茂铁(dppf)、1,1'-双(二叔丁基膦)二茂铁(dtBpf)、4,5-双(二苯基膦)-9,9-二甲基氧杂蒽(Xantphos)、4,5-二(二叔丁基膦)-9,9-二甲基氧杂蒽(tBu-Xantphos)、1,2-双(二苯基膦)苯(dppBz)、双(2-二苯基膦苯基)醚(DPEphos)、2,2'-双(二苯基膦)-1,1'-联萘(BINAP)、2,2'-双[二(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-1,1′-联萘(DTBM-BINAP)、2,2′-双(二苯基膦)-5,5′,6,6',7,7',8,8'-八氢-1,1′-联萘(H8-BINAP)、5,5'-双(二苯基膦)-4,4'-二-1,3-苯并二噁茂(Segphos)、5,5′-双[二(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-4,4′-二-1,3-苯并二噁茂(DTBM-Segphos)、2,2′-双(二苯基膦)-6,6′-二甲氧基-1,1'-联苯(OMe-BIPHEP)、5,5'-二氯-6,6'-二甲氧基-2,2'-双(二苯基膦)-1,1'-联苯(Cl-OMe-BIPHEP)、2,2'-双[二(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-6,6'-二甲氧基-1,1'-联苯(DTBM-OMe-BIPHEP)、2,2'-双(二苯基膦)-4,4',6,6'-四甲氧基联苯(Ph-Garphos)、2,2'-双[二(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-4,4',6,6'-四甲氧基联苯(DTBM-Garphos)、2,2'-双[二(3,5-三氟甲基苯基)膦基]-4,4',6,6'-四甲氧基联苯(BTFM-Garphos)、7,7'-双(二苯基磷基)-1,1'-螺二氢茚(SDP)、7,7'-双[二(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-1,1'-螺二氢茚(DTBM-SDP)、6,6'-双(二苯基磷)-2,2',3,3'-四氢-5,5'-二-1,4-苯并二辛烷(Synphos)、6,6'-双[二(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-2,2',3,3'-四氢-5,5'-二-1,4-苯并二辛烷(DTBM-Synphos)、(3,5-二氧-4-磷-环庚并[2,1-a:3,4-a']二萘-4-基)二甲胺(Monophos)、(3,5-二氧杂-4-磷环庚并[2,1-a:3,4-a']二萘-4-基)-5氢-二苯并[b,f]氮杂卓、(3,5-二氧杂-4-磷杂环庚二烯并[2,1-a:3,4-a']二萘-4-基)-(1-苯基乙基)胺二氯甲烷络合物,其中,优选配体是DTBM-Segphos,配体与吲哚1的摩尔比为0.001-1,优选范围为0.01-0.2。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所用的添加剂为下述中的一种或二种以上:樟脑磺酸、对甲苯磺酸、苯磺酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、金刚烷甲酸、磷酸二苯酯、磷酸二苄酯、脯氨酸、三乙基硼、二乙基锌、三甲基铝、二甲基氯化铝、三(五氟苯基)硼、三氟化硼乙醚、三氟甲磺酸铜、三氟甲磺酸钪、三氟甲磺酸锌、三氟甲磺酸铁、三氟甲磺酸镱、碳酸铯、碳酸钾、碳酸钠、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(NaBArF 4),其中,优选添加剂是三乙基硼,添加剂与吲哚1的摩尔比为0.01-2,优选范围为0.1-1.2。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所用溶剂为,以甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、乙腈、甲苯、环己烷、四氢呋喃、二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的一种或二种以上为溶剂,吲哚1优选浓度范围0.01-1.5mol/L。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
异戊二烯或取代的异戊二烯中的一种或二种的用量是吲哚1摩尔量的0.5-10倍之间。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
反应过程,点板监测反应体系,反应结束后,旋干溶剂,柱层析得到目标产物3,柱层析采用流动相体积比:石油醚/乙酸乙酯=50/1。
9.根据权利要求1或8所述的方法,其特征在于:反应温度在25-120℃之间。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:反应时间在0.5-36h之间。
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