CN113651827B - 一种无需金属催化剂制备吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮的方法 - Google Patents

一种无需金属催化剂制备吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无催化剂制备吡喃并[2,3‑b]吲哚‑2‑酮的方法，在DBU（1,8‑二氮杂二环十一碳‑7‑烯）存在下，以靛红化合物与环丙烯酮化合物为原料，在溶剂中反应，得到吡喃并[2,3‑b]吲哚‑2‑酮。本发明首次在制备吡喃并[2,3‑b]吲哚‑2‑酮化合物的工艺中避免了催化剂，且高效、简单的得到了产物。

Description

一种无需金属催化剂制备吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮的方法
技术领域
本发明属于有机合成，具体涉及一种无催化剂制备吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮的方法。
背景技术
在之前的工作中，本课题组开发了一种低催化量下进行靛红化合物和环丙烯酮化合物反应的方法；在胺化合物、亚磷酸酯存在下，以硅氨基稀土化合物为催化剂，在有机溶剂中将靛红化合物和环丙烯酮进行反应，合成吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮化合物。虽然催化剂用量少，是一种高效、简易制备吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮骨架化合物的方法，但是依然需要10mol%的催化剂，因此，需要研发新的技术方案，无催化剂制备吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮。
发明内容
本发明公开了一种无催化剂制备吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮的方法，首次在制备吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮化合物的工艺中避免了催化剂，且高效、简单的得到了产物。
本发明采用如下技术方案：
一种无催化剂制备吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮的方法，在DBU（1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯）存在下，以靛红化合物与环丙烯酮化合物为原料，在溶剂中反应，得到吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮。
本发明公开了DBU（1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯）在以靛红化合物与环丙烯酮化合物为原料，在溶剂中反应制备吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮中的应用。
本发明中，所述靛红化合物的化学结构通式如下：
Figure RE-698345DEST_PATH_IMAGE001
其中，R1选自烯丙基、苄基、乙基、甲基、炔丙基中的一种；R2选自氟、氯、溴、甲基、甲氧基、硝基、三氟甲基、三氟甲氧基中的一种；
所述环丙烯酮化合物的化学结构通式如下：
Figure RE-881065DEST_PATH_IMAGE002
其中，Ar选自苯基、4-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基中的一种。
所述吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮的化学结构式如下所示：
Figure RE-926381DEST_PATH_IMAGE003
上述结构式中，R1选自烯丙基、苄基、乙基、甲基、炔丙基中的一种；R2选自氟、氯、溴、甲基、甲氧基、硝基、三氟甲基、三氟甲氧基中的一种；Ar选自苯基、4-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基中的一种。
本发明中，反应在有机溶剂中进行，有机溶剂为四氢呋喃、乙醇、乙腈、1,4-二氧六环、甲苯、正己烷、乙二醇二甲醚、1,2-二氯乙烷、氯苯中的一种；优选为四氢呋喃。
本发明中，DBU的用量为靛红化合物摩尔量的0.8～1.5倍，环丙烯酮化合物的用量为靛红化合物摩尔量的1.8～2.5倍；优选的，DBU的用量为靛红化合物摩尔量的1倍，环丙烯酮化合物的用量为靛红化合物摩尔量的2倍。
本发明中，反应的温度为20～60℃，时间为0.5～3小时；优选的，50 ℃下反应1.5h。
本发明首次公开了在DBU（1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯）存在下，以靛红化合物与环丙烯酮化合物为原料，在溶剂中反应，得到吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮，无需金属催化剂参与、反应条件温和，且具有极好的原子经济性，有一定的价值。
具体实施方式
本发明所用原料都是市售产品或者现有文献报道的化合物。本发明的创造性在于，仅采用DBU（1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯）、靛红化合物与环丙烯酮化合物为原料，在溶剂中反应，得到吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮；无需金属催化剂、亚磷酸酯等其他试剂；除有特殊说明，本发明的反应在常规环境下进行。
实施例一
Figure RE-587170DEST_PATH_IMAGE004
反应条件：0.24 mmol化合物1，0.48 mmol化合物2，1.0 eq DBU（相对于化合物1），0.5 mL THF，反应时间1.5 h，温度为50℃；分离产率。
在反应瓶中依次加入化合物1、DBU、化合物2和四氢呋喃（0.5mL），在50℃下常规搅拌1.5小时。反应结束后抽干溶剂，粗产品经硅胶柱快速柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯:石油醚＝1:10）得到黄色固体产物，底物、产物结构以及产率如下：
Figure RE-667121DEST_PATH_IMAGE006
Figure RE-755163DEST_PATH_IMAGE008
Figure RE-553355DEST_PATH_IMAGE010
Figure RE-768567DEST_PATH_IMAGE012
Figure RE-703025DEST_PATH_IMAGE014
Figure RE-961968DEST_PATH_IMAGE016
Figure RE-247455DEST_PATH_IMAGE018
Figure RE-250046DEST_PATH_IMAGE020
Figure RE-39011DEST_PATH_IMAGE022
所制得产物的理论分子式以及主要核磁测试数据如下，通过分析可知，实际合成产物与理论分析一致。
Figure RE-747816DEST_PATH_IMAGE023
3aa
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ7.36−7.31 (m, 4H), 7.25−7.21 (m, 3H), 7.19−7.10 (m, 5H), 7.00−6.96 (m, 1H), 6.78 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 4.35 (q, J = 7.2Hz, 2H), 1.50 (t, J = 7.2 Hz, 3H).
Figure RE-255021DEST_PATH_IMAGE024
3ia
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.16−8.13 (m, 1H), 7.72−7.71 (m, 1H), 7.44−7.39 (m, 4H), 7.26−7.24 (m, 2H), 7.22−7.15 (m, 5H), 4.43 (q, J = 7.2 Hz, 2H),1.56 (t, J = 7.2 Hz, 3H).
Figure RE-795724DEST_PATH_IMAGE025
3ja
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.35−7.32 (m, 4H), 7.24−7.20 (m, 2H), 7.18−7.14 (m, 5H), 7.10−7.08 (m, 1H), 6.61 (s, 1H), 4.35 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 1.51(t, J = 7.2 Hz, 3H).
Figure RE-439195DEST_PATH_IMAGE026
3na
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.34−7.28 (m, 2H), 7.17−7.14 (m, 4H), 7.13−7.09 (m, 4H), 7.07−7.01 (m, 3H), 4.36 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 1.50 (t, J = 7.2Hz, 3H).
Figure RE-39940DEST_PATH_IMAGE027
3qa
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.49 (s, 1H), 7.33−7.29 (m, 3H), 7.21−7.12(m, 7H), 7.08 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 6.61 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 4.30 (q, J = 7.2Hz, 2H), 1.50 (t, J = 7.2 Hz, 3H).
Figure RE-34441DEST_PATH_IMAGE028
3ra
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.32−7.30 (m, 3H), 7.22−7.11 (m, 7H), 6.95(d, J = 7.6 Hz, 1H), 6.86−6.82 (m, 1H), 6.57 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 4.55 (q, J= 7.2 Hz, 2H), 2.72 (s, 3H), 1.50 (t, J = 7.2 Hz, 3H).
Figure RE-378835DEST_PATH_IMAGE029
3sa
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.34−7.32 (m, 3H), 7.24−7.13 (m, 7H), 6.94−6.83 (m, 2H), 6.49 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 4.50 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 1.53 (t, J= 7.2 Hz, 3H).
Figure RE-142392DEST_PATH_IMAGE030
3ua
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.33−7.29 (m, 4H), 7.21−7.10 (m, 7H), 6.78−6.74 (m, 1H), 6.64 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 4.74 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 1.51 (t, J= 7.2 Hz, 3H).
Figure RE-179618DEST_PATH_IMAGE031
3wa
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.26−7.20 (m, 3H), 7.18−7.08 (m, 7H), 6.90−6.88 (m, 1H), 6.53−6.47 (m, 1H), 4.31 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 1.50 (t, J = 7.2Hz, 3H).
Figure RE-146568DEST_PATH_IMAGE032
3xa
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.17−7.12 (m, 6H), 7.11−7.06 (m, 3H), 7.05−7.03 (m, 2H), 6.94 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 4.80 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 1.55 (t, J= 7.2 Hz, 3H).
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE033
3ad
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.39−7.34 (m, 3H), 7.30−7.26 (m, 1H), 7.19−7.17 (m, 4H), 7.08–7.03 (m, 3H), 6.82 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 4.37 (q, J = 7.2Hz, 2H), 1.52 (t, J = 7.2 Hz, 3H).
实施例二
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE034
反应条件：0.24 mmol N-乙基靛红，0.36 mmol二苯基环丙烯酮，1.5当量Lewis碱（相对于N-乙基靛红），1.0 mL THF，室温，1.5 h，分离收率。
在反应瓶中依次加入化合物1a、Lewis碱、化合物2a和四氢呋喃（1.0mL），在室温下常规搅拌1.5小时。反应结束后抽干溶剂，粗产品经硅胶柱快速柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯:石油醚＝1:10）得到黄色固体产物。不同Lewis碱的产率为：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE035
在上述反应条件下，仅更换溶剂，碱为DBU，得到的产物产率如下：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE036
在上述反应条件下，仅更换反应温度，溶剂为四氢呋喃THF，碱为DBU，得到的产物产率如下：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE037
在上述反应条件下，更换碱的用量，溶剂为四氢呋喃THF，碱为DBU，反应温度为50℃，得到的产物产率如下：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE038
实施例三
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE039
反应条件：0.24 mmol N-乙基靛红，1.0 eq DBU（相对于N-乙基靛红），温度为50℃；分离产率。
在反应瓶中依次加入化合物1a、DBU、化合物2a和四氢呋喃，在50℃下常规搅拌一定时间。反应结束后抽干溶剂，粗产品经硅胶柱快速柱层析（洗脱剂：乙酸乙酯:石油醚＝1:10）得到黄色固体产物。反应条件与产率如下：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE040
本发明最佳实施例的反应条件为：0.24 mmol N-乙基靛红，0.48 mmol二苯基环丙烯酮，1.0 eq DBU（相对于N-乙基靛红），在0.5 mL THF中、50 ℃下反应1.5 h。
对比例
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE041
0.24 mmol N-乙基靛红，0.48 mmol二苯基环丙烯酮，在0.5 mL THF中、50 ℃下反应1.5 h，无产物。在没有DBU、标准条件下反应时，没有监测到目标产物的生成。
在本发明中，首次用DBU促进靛红和环丙烯酮合成吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮化合物。该方法无需金属催化，反应条件温和，具有高的原子经济性，底物的容忍性高，为合成这一类骨架化合物提供了一种更为便利、后处理简单的方法。

Claims (6)

1.一种无需金属催化剂制备吡喃并[2,3-b]-吲哚-2-酮的方法，其特征在于，在DBU存在下，以靛红化合物与环丙烯酮化合物为原料，在溶剂中反应，得到吡喃并[2,3-b]吲哚-2-酮；
所述靛红化合物的化学结构通式如下：
Figure 879574DEST_PATH_IMAGE001
所述环丙烯酮化合物的化学结构通式如下：
Figure 983665DEST_PATH_IMAGE002
所述吡喃并[2,3-b]-吲哚-2-酮的化学结构式如下所示：
Figure 435506DEST_PATH_IMAGE003
上述结构式中，R1选自烯丙基、苄基、乙基、甲基、炔丙基中的一种；R2选自氟、氯、溴、甲基、甲氧基、硝基、三氟甲基、三氟甲氧基中的一种；Ar选自苯基、4-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基中的一种。
2.根据权利要求1所述无需金属催化剂制备吡喃并[2,3-b]-吲哚-2-酮的方法，其特征在于，所述溶剂为四氢呋喃、乙醇、乙腈、1,4-二氧六环、甲苯、正己烷、乙二醇二甲醚、1,2-二氯乙烷、氯苯中的一种。
3.根据权利要求1所述无需金属催化剂制备吡喃并[2,3-b]-吲哚-2-酮的方法，其特征在于，DBU的用量为靛红化合物摩尔量的0.8～1.5倍，环丙烯酮化合物的用量为靛红化合物摩尔量的1.8～2.5倍。
4.根据权利要求3所述无需金属催化剂制备吡喃并[2,3-b]-吲哚-2-酮的方法，其特征在于，DBU的用量为靛红化合物摩尔量的0.9～1.2倍，环丙烯酮化合物的用量为靛红化合物摩尔量的1.9～2.2倍。
5.根据权利要求1所述无需金属催化剂制备吡喃并[2,3-b]-吲哚-2-酮的方法，其特征在于，反应的温度为20～60℃，时间为0.5～3小时。
6.根据权利要求5所述无需金属催化剂制备吡喃并[2,3-b]-吲哚-2-酮的方法，其特征在于，反应的温度为40～55℃，时间为1～2小时。
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