CN111484437B - 一种在吲哚c3位引入叔异戊烯基的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在吲哚C3位引入叔异戊烯基的方法。具体为,以吲哚和异戊二烯为原料,在铑催化剂/膦配体促进下,可以在吲哚C3位高选择性引入叔异戊烯基。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位引入叔异戊烯基的方法。具体为,以吲哚和异戊二烯为原料,在铑催化剂/膦配体/添加剂促进下,可以在吲哚C3位高选择性引入叔异戊烯基。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叔异戊烯基;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
叔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Echinulin和Okaramine J在吲哚的2位有叔异戊烯基,(+)-Aszonalenin和(-)-Brevicompanine B则在吲哚的3位连有叔异戊烯基(式1)。因此,探索简单、高效的催化体系来实现在吲哚骨架上引入叔异戊烯基,具有重要的研究意义。
式1.含有叔异戊烯基的吲哚生物碱
通过文献检索发现(式2),Tamaru小组在2005年报道了吲哚和2-甲基-3-丁烯-2-醇在Pd(PPh3)4和BEt3存在下,可以在吲哚C3位引入叔异戊烯基(Kimura,M.;Futamata,M.;Mukai,R.;Tamaru Y.J.Am.Chem.Soc.2005,127,4592.)。在该工作的基础上,2010年,Bruneau小组发展了一种Ru(IV)络合物,也催化该反应的进行(Sundararaju,B.;Achard,M.;Demerseman,B.;Toupet,L.;V.M.Sharma,G.;Bruneau,C.Angew.Chem.Int.Ed.2010,49,2782.)。但这些方法原子经济性不好,需要脱去一分子水。因此,选择合适的原料来提高反应的原子经济性显得尤为重要。
式2.文献中报道的吲哚C3位叔异戊烯基化反应
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铑催化异戊二烯和吲哚的反应,可以在C3位高选择性引入叔异戊烯基。
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,发展了一种铑催化剂/膦配体/添加剂体系,可以在吲哚C3位高选择性引入叔异戊烯基。
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)在铑催化剂、膦配体和添加剂作用下,可以在C3位引入叔异戊烯基(或者取代的叔异戊烯基),反应式如下所示:
具体操作步骤如下:
在氩气或氮气气氛下,依次加入铑催化剂、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,水洗,二氯甲烷萃取,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。
所用铑催化剂为下述中的一种或二种以上:RhCl3、[Rh(cod)Cl]2、Rh(cod)2BF4、[Rh(cod)(OMe)]2、[Rh(cod)(OH)]2、[Rh(C2H4)2Cl]2、RhCl(PPh3)3、RhH(CO)(PPh3)3、Rh(acac)(CO)2、Rh(acac)(C2H4)2,其中,优选催化剂是[Rh(cod)Cl]2,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,优选添加剂是樟脑磺酸,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叔异戊烯基;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,本专利在合成叔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.Rh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Rh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15mol%)、吲哚1a(0.2mmol,23.4mg),用0.2mL溶剂溶解,然后加入异戊二烯2a(0.6mmol,60μL),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[Rh(cod)Cl]2为催化剂,樟脑磺酸(CSA)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42%(实施例10)。其它类型的铑催化剂如Rh(cod)2BF4、[Rh(C2H4)2Cl]2、Rh(acac)(CO)2、RhCl(PPh3)3等虽然也能得到产物,但收率较低(实施例2-9)。各类单膦和双膦配体筛选发现,目标产物收率都较低,只有大位阻的DTBM-Segphos可以取得不错的结果(实施例11-24)。其它添加剂,如BEt3、ZnEt2、AlMe3、AlMe2Cl,反应效果较差(实施例25-28);酸性较弱的Bronsted酸,如(PhO)2P(O)OH和AdCO2H,反应效果较差(实施例29-30);磺酸MsOH和TsOH反应收率稍有降低(实施例31-32)。溶剂筛选发现,大位阻叔丁醇的作为溶剂时,收率可以提高到70%(实施例33-35)。因此,优选催化剂是[Rh(cod)Cl]2,配体是DTBM-Segphos,添加剂是樟脑磺酸,溶剂是叔丁醇(tBuOH)。
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[Rh(cod)Cl]2(吲哚用量的5mol%)、DTBM-Segphos(吲哚用量的5mol%)、CSA(吲哚用量的15mol%)、吲哚1a,用叔丁醇溶解,然后加入异戊二烯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[Rh(cod)Cl]2(5mol%,4.9mg)、DTBM-Segphos(5mol%,23.6mg)、CSA(15mol%,13.8mg)和吲哚1(0.4mmol),用0.4mL tBuOH溶解,然后加入二烯2(3.0equiv,相对吲哚用量),在70℃反应24h,结束后,水洗,二氯甲烷萃取,旋干,柱层析分离,流动相为石油醚/乙酸乙酯50:1。
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Claims (9)
1.一种在吲哚C3位引入叔异戊烯基的方法,其特征在于:
吲哚1与异戊二烯在铑催化剂、膦配体和添加剂作用下,在C3位引入叔异戊烯基,反应式如下所示:
具体操作步骤如下:
在氩气或氮气中的一种或二种气氛下,依次加入铑催化剂、膦配体、添加剂、吲哚1,然后加入溶剂溶解,最后加入异戊二烯或者取代的异戊二烯2,反应得到目标产物3;
目标产物3和反应物吲哚1上的取代基:R是氢、氟、氯、溴、C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、苯氧基、苯基中的一种或二种以上;
R1是氢、C1-C8烷基中的一种;
R2是氢、C1-C8烷基中的一种;
R3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,选自氢;所用铑催化剂为下述中的一种或二种以上:RhCl3、[Rh(cod)Cl]2、Rh(cod)2BF4、[Rh(cod)(OMe)]2、[Rh(C2H4)2Cl]2、RhCl(PPh3)3、RhH(CO)(PPh3)3、Rh(acac)(CO)2、Rh(acac) (C2H4)2,其中;催化剂与吲哚1的摩尔比为0.001-1,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、金刚烷甲酸、磷酸二苯酯、三乙基硼、二乙基锌、三甲基铝、二甲基氯化铝,添加剂与吲哚1的摩尔比为0.01-2;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、双(二苯基膦)乙烷(dppe)、1,2-双(二环己基膦)乙烷(dcype)、1,1 '-双(二苯基膦)二茂铁(dppf)、4,5-双(二苯基膦)-9,9-二甲基氧杂蒽(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)、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)、 (3 ,5-二氧-4-磷-环庚并[2 ,1-a:3 ,4-a ']二萘-4-基)二甲胺(Monophos),其中,配体与吲哚1的摩尔比为0.001-1。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
催化剂是[Rh(cod)Cl]2,催化剂与吲哚1的摩尔比范围为0.01-0.2。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
添加剂是樟脑磺酸,添加剂与吲哚1的摩尔比为0.1-1.2。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:其中,配体是DTBM-Segphos,配体与吲哚1的摩尔比为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浓度范围为0.01-1.5mol/L。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
异戊二烯的用量是吲哚摩尔量的0.5-10倍之间。
7.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。
8.根据权利要求1或7所述的方法,其特征在于:反应温度在25-120℃之间。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:反应时间在0.5-36h之间。
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Ruthenium(IV) Complexes Featuring P,O-Chelating Ligands: Regioselective Substitution Directly from Allylic Alcohols;Basker Sundararaju等;《Angew .Chem .Int .Ed.》;20100326;第2782-2785页 * |
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