CN116354866A - 一种1H-苯并[f]吲哚的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1H‑苯并[f]吲哚的合成方法，包括如下步骤：(1)将2‑氨基萘与二碳酸二叔丁酯在加热条件下进行氨基保护反应，得到N‑Boc‑2‑氨基萘；(2)将N‑Boc‑2‑氨基萘进行亲电取代反应及脱氨基保护反应，得到2‑氨基‑3‑碘萘；(3)将2‑氨基‑3‑碘萘与三甲基硅基乙炔在催化剂与碱性条件下进行反应，得到2‑氨基‑3‑(三甲基硅基)乙炔基萘；(4)将2‑氨基‑3‑(三甲基硅基)乙炔基萘在碱性条件下反应得到2‑氨基‑3‑乙炔基萘；(5)将2‑氨基‑3‑乙炔基萘在过渡金属配合物的催化下，得到目标产物1H‑苯并[f]吲哚。本发明整个制备过程环保无污染，原料易得，步骤简单。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种1H-苯并[f]吲哚的合成方法。
(二)背景技术
蒽油是煤焦油分馏时280℃～360℃的馏分，主要用于提取粗蒽、菲、咔唑等化工原料。同时它还含有少量的荧蒽、芴、氧芴、硫芴、苯并吲哚分子等，这些组分的结构与蒽、菲、咔唑很相似，物理、化学性质极为相近，从蒽油中提取这些物质十分困难。
但芴、氧芴、硫芴、苯并吲哚分子等是重要的有机合成原料，被广泛用于制药、染料、涂料、塑料、树脂、光电和碳素等行业。目前，关于氧芴、硫芴等合成方法较少，关于苯并吲哚合成方法至今无人报道。所以如何通过更加简便的提取或合成等方法获取这些原料一直是化学工业上关注的主要问题。
(三)发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明的提出了一种煤焦油提取物——1H-苯并[f]吲哚的新型合成方法，整个制备过程环保无污染，原料易得，步骤简单。
本发明的提出了一种1H-苯并[f]吲哚的合成方法，包括如下步骤：
(1)将2-氨基萘与二碳酸二叔丁酯在加热条件下进行氨基保护反应，得到N-Boc-2-氨基萘；
(2)将N-Boc-2-氨基萘进行亲电取代反应及脱氨基保护反应，得到2-氨基-3-碘萘；
(3)将2-氨基-3-碘萘与三甲基硅基乙炔在催化剂与碱性条件下进行反应，得到2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘；
(4)将2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘在碱性条件下反应得到2-氨基-3-乙炔基萘；
(5)将2-氨基-3-乙炔基萘在过渡金属配合物的催化下，得到目标产物1H-苯并[f]吲哚；
上述合成方法的合成路线如下：
所述过渡金属配合物为钯系金属催化剂、钌系金属催化剂、铑系金属催化剂、钴系金属催化剂或镍系金属催化剂；
所述钯系金属催化剂为氯化钯、四三苯基磷钯、二氯化二(三苯基磷)钯、醋酸钯中的一种或者多种的组合，所述钌系金属催化剂为三氯化钌、二茂钌、三苯基膦氯化钌、三(三苯基膦)二氯化钌、二(三苯基膦)环戊二烯基氯化钌中的一种或者多种的组合，所述铑系金属催化剂为醋酸铑、乙烯基氯化铑中的一种或者多种的组合，所述钴系金属催化剂为氯化钴、乙酰丙酮钴中的一种或者多种的组合，所述镍系金属催化剂为醋酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或者多种的组合。
作为优选，所述的步骤(1)按照如下实施：在反应容器中加入反应物2-氨基萘与二碳酸二叔丁酯以及四氢呋喃溶剂，升温至60-90℃，搅拌反应2-12h，反应结束后经分离纯化得到N-Boc-2-氨基萘；其中2-氨基萘与二碳酸二叔丁酯的投料摩尔比为1：1-1.8，四氢呋喃的加入的量以2-氨基萘的摩尔量计为0.5-3mL/mmol。步骤(1)所述的分离纯化可采用如下操作：反应结束后将反应液冷却至室温，用饱和氯化铵水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为3：1比例的洗脱剂，经过柱层析分离得到N-Boc-2-氨基萘。
作为优选，所述的步骤(2)按照如下实施：将步骤(1)得到的N-Boc-2-氨基萘加入反应瓶中，加入无水四氢呋喃或乙醚作为溶剂(优选其体积用量以N-Boc-2-氨基萘的摩尔量计为3-5mL/mmol)，在-78℃下逐滴加入正丁基锂的己烷溶液(优选正丁基锂浓度为1.6-2.5mol/L)并搅拌2小时，继续逐滴加入碘的四氢呋喃溶液(优选碘浓度为1-2.5mmol/mL)，搅拌反应4-10小时，反应结束后，配制氯化铵与硫代硫酸钠饱和溶液，使用该氯化铵与硫代硫酸钠饱和溶液与二氯甲烷萃取、干燥，得到粗产物；将得到的粗产物溶解在二氯甲烷(优选其体积用量以N-Boc-2-氨基萘的摩尔量计为5-17mL/mmol)中，逐滴加入过量三氟乙酸(优选体积用量以N-Boc-2-氨基萘的摩尔量计为1-5mL/mmol)，搅拌反应4小时，经分离纯化得到2-氨基-3-碘萘；N-Boc-2-氨基萘与正丁基锂、碘的投料摩尔比为1：1.2-2.2：2.1-3。步骤(2)所述的分离纯化可采用如下操作：反应结束后用饱和氯化钠水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为4：1比例的洗脱剂，经过柱层析法分离得到2-氨基-3-碘萘。
本发明所述步骤(3)可参照文献实施。作为优选，所述的步骤(3)可按照如下实施：将步骤(2)得到的2-氨基-3-碘萘、催化剂、碱、溶剂和三甲基硅基乙炔加入到反应容器中，在氮气氛围下，升温到30-90℃，搅拌反应2-12小时，反应结束冷却至室温，反应混合物经分离纯化得到2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘；所述的溶剂为四氢呋喃，体积用量以2-氨基-3-碘萘的摩尔计量为1-5mL/mmol，所述的催化剂为铜类物质与钯类物质按照摩尔比1-3：1的组合，所述的铜类物质为铜、碘化亚铜中的至少一种，所述的钯类物质为四三苯基膦钯、二氯化二(三苯基磷)钯中的至少一种；所述的碱为二异丙胺；其中2-氨基-3-碘萘与三甲基硅基乙炔、催化剂、碱的投料摩尔比为1：1-3：0.01-0.2：2-4。步骤(3)所述的分离纯化可采用如下操作：反应混合物用饱和氯化铵水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为4：1比例的洗脱剂，经柱层析法分离得到2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘。
本发明所述步骤(4)可参照文献实施。作为优选，所述的步骤(4)可按照如下实施：将步骤(3)得到的2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘、碱和溶剂加入到反应容器中，室温搅拌反应2-10小时，反应结束后经分离纯化得到2-氨基-3-乙炔基萘；所述的碱为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的至少一种，所述2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘与碱的投料摩尔比为1：2-4；所述的溶剂为四氢呋喃、甲醇、二氯甲烷中的至少一种，所述溶剂的体积用量以2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘的摩尔量计为4-7mL/mmol。步骤(4)所述的分离纯化可采用如下操作：反应液用饱和氯化铵水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为2：1比例的洗脱剂，经柱层析法分离得到2-氨基-3-乙炔基萘。
作为优选，所述步骤(5)具体按照如下实施：将步骤(4)得到的2-氨基-3-乙炔基萘、过渡金属配合物、溶剂加入到反应容器中，在氮气氛围下，升温到60-100℃，搅拌反应8-24小时，反应结束冷却至室温，反应混合物经分离纯化得到目标产物1H-苯并[f]吲哚；所述的溶剂为甲苯、二氧六环、吡啶中的一种或者多种的组合，所述溶剂的体积用量以2-氨基-3-乙炔基萘的摩尔数计为1-5mL/mmol；所述2-氨基-3-乙炔基萘与过渡金属配合物的投料摩尔比为1：0.02-0.25。步骤(5)所述的分离纯化可采用如下操作：反应混合物用0.1M稀盐酸水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为2：1比例的洗脱剂，经过柱层析分离得到目标产物1H-苯并[f]吲哚。
与现有的技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明涉及的煤焦油提取物1H-苯并[f]吲哚目前尚无合成方法；
(2)本发明所用原料价格相对较低，合成方法简单，且该化合物具有很好的应用价值，该合成方法具有很重要的意义。
(四)附图说明
图1为实施例1制备的1H-苯并[f]吲哚的1H NMR表征图谱；
图2为实施例1制备的1H-苯并[f]吲哚的13C NMR表征图谱；
图3为实施例1制备的1H-苯并[f]吲哚的质谱图谱。
(五)具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
材料和试剂：2-氨基萘、二碳酸二叔丁酯、正丁基锂、碘、三氟乙酸、二异丙胺、三甲基硅基乙炔、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾、铜、碘化亚铜、四三苯基膦钯、二氯化二(三苯基磷)钯、过渡金属配合物是从国内生产商毕得医药公司或国外生产商TCI公司购得，纯度97％-99％，使用前并未做进一步处理。四氢呋喃、乙醚、甲醇、二氯甲烷、甲苯、二氧六环、吡啶、PE溶剂均为国药集团普通分析纯(AR)试剂。
实施例1
一种煤焦油提取物的新型合成方法，具体包括如下步骤：
(1)、将2-氨基萘(100mmol)、二碳酸二叔丁酯(100mmol)、四氢呋喃50mL)加入到两口烧瓶中，升温到60℃，搅拌反应10小时，反应结束后冷却至室温，用饱和氯化铵水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为3：1比例的洗脱剂，经过硅胶柱柱层析分离得到N-Boc-2-氨基萘，收率为94％；
(2)、将步骤(1)得到的N-Boc-2-氨基萘(10mmol)加入反应瓶中，抽充3次后加入无水四氢呋喃(30mL)，在-78℃下逐滴加入1.6M(正丁基锂以1.6mol/L溶于己烷)正丁基锂(12mmol)并搅拌2小时，继续逐滴加入碘的四氢呋喃溶液(25mmol，20mL)，搅拌反应10小时，反应结束后，配制氯化铵与硫代硫酸钠饱和溶液，使用该氯化铵与硫代硫酸钠饱和溶液与二氯甲烷萃取、、干燥，得到粗产物；将得到的粗产物溶解在二氯甲烷(50mL)中，逐滴加入过量三氟乙酸(10mL)，搅拌反应4小时，用饱和氯化钠水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为4：1比例的洗脱剂，经过硅胶柱柱层析法分离得到2-氨基-3-碘萘，收率为35％；
(3)、将按照步骤(2)方法得到的2-氨基-3-碘萘(10mmol)、碘化亚铜(0.05mmol)、二氯化二(三苯基磷)钯(0.05mmol)、二异丙胺(4mL)、四氢呋喃(16mL)、三甲基硅基乙炔(12mmol)加入到两口烧瓶中，在氮气氛围下，升温到60℃，搅拌反应10小时，反应结束冷却至室温，用饱和氯化铵水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为4：1比例的洗脱剂，经过硅胶柱柱层析法分离得到2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘，收率为62％；
(4)、将按照步骤(3)方法得到的2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘(10mmol)、氢氧化钾(30mmol)四氢呋喃(40mL)加入到单口烧瓶中，常温搅拌反应4小时，反应结束后用饱和氯化铵水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为2：1比例的洗脱剂，经过硅胶柱柱层析法分离得到2-氨基-3-乙炔基萘，收率为83％；
(5)、将按照步骤(4)方法得到的2-氨基-3-乙炔基萘(10mmol)、二氯化二(三苯基膦)钯(0.5mmol)、二氧六环(20mL)加入到两口烧瓶中，在氮气氛围下，升温到90℃，搅拌反应10小时，反应结束冷却至室温，用0.1M稀盐酸水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为2：1比例的洗脱剂，经过硅胶柱柱层析分离得到目标产物1H-苯并[f]吲哚，收率为40％。图1、图2、图3分别为实施例1制备的1H-苯并[f]吲哚的1H NMR表征图谱、13CNMR表征图谱、质谱图谱。
实施例2
2-氨基-3-乙炔基萘的合成同实施例1。
将2-氨基-3-乙炔基萘(10mmol)、二氯化二(三苯基膦)钯(0.5mmol)、吡啶(20mL)加入到两口烧瓶中，在氮气氛围下，升温到90℃，搅拌反应10小时，反应结束冷却至室温，用0.1M稀盐酸水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为2：1比例的洗脱剂，经过硅胶柱柱层析分离得到目标产物1H-苯并[f]吲哚，收率为45％。
实施例3
2-氨基-3-乙炔基萘的合成同实施例1。
将2-氨基-3-乙炔基萘(10mmol)、二(三苯基膦)环戊二烯基氯化钌(0.5mmol)、吡啶(20mL)加入到两口烧瓶中，在氮气氛围下，升温到90℃，搅拌反应10小时，反应结束冷却至室温，用0.1M稀盐酸水溶液与二氯甲烷萃取、干燥，采用PE/CH2CL2为2：1比例的洗脱剂，经过硅胶柱柱层析分离得到目标产物1H-苯并[f]吲哚，收率为58％。
Claims (6)
1.一种1H-苯并[f]吲哚的合成方法，包括如下步骤：
(1)将2-氨基萘与二碳酸二叔丁酯在加热条件下进行氨基保护反应，得到N-Boc-2-氨基萘；
(2)将N-Boc-2-氨基萘进行亲电取代反应及脱氨基保护反应，得到2-氨基-3-碘萘；
(3)将2-氨基-3-碘萘与三甲基硅基乙炔在催化剂与碱性条件下进行反应，得到2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘；
(4)将2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘在碱性条件下反应得到2-氨基-3-乙炔基萘；
(5)将2-氨基-3-乙炔基萘在过渡金属配合物的催化下，得到目标产物1H-苯并[f]吲哚；
所述过渡金属配合物为钯系金属催化剂、钌系金属催化剂、铑系金属催化剂、钴系金属催化剂或镍系金属催化剂；
所述钯系金属催化剂为氯化钯、四三苯基磷钯、二氯化二(三苯基磷)钯、醋酸钯中的一种或者多种的组合，所述钌系金属催化剂为三氯化钌、二茂钌、三苯基膦氯化钌、三(三苯基膦)二氯化钌、二(三苯基膦)环戊二烯基氯化钌中的一种或者多种的组合，所述铑系金属催化剂为醋酸铑、乙烯基氯化铑中的一种或者多种的组合，所述钴系金属催化剂为氯化钴、乙酰丙酮钴中的一种或者多种的组合，所述镍系金属催化剂为醋酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或者多种的组合。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述的步骤(1)按照如下实施：在反应容器中加入反应物2-氨基萘与二碳酸二叔丁酯以及四氢呋喃溶剂，升温至60-90℃，搅拌反应2-12h，反应结束后经分离纯化得到N-Boc-2-氨基萘；其中2-氨基萘与二碳酸二叔丁酯的投料摩尔比为1：1-1.8，四氢呋喃的加入的量以2-氨基萘的摩尔量计为0.5-3mL/mmol。
3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述的步骤(2)按照如下实施：将步骤(1)得到的N-Boc-2-氨基萘加入反应瓶中，加入无水四氢呋喃或乙醚作为溶剂，在-78℃下逐滴加入正丁基锂的己烷溶液并搅拌2小时，继续逐滴加入碘的四氢呋喃溶液，搅拌反应4-10小时，反应结束后，配制氯化铵与硫代硫酸钠饱和溶液，使用该氯化铵与硫代硫酸钠饱和溶液与二氯甲烷萃取、干燥，得到粗产物；将得到的粗产物溶解在二氯甲烷中，逐滴加入过量三氟乙酸，搅拌反应4小时，经分离纯化得到2-氨基-3-碘萘；N-Boc-2-氨基萘与正丁基锂、碘的投料摩尔比为1：1.2-2.2：2.1-3。
4.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述的步骤(3)按照如下实施：将步骤(2)得到的2-氨基-3-碘萘、催化剂、碱、溶剂和三甲基硅基乙炔加入到反应容器中，在氮气氛围下，升温到30-90℃，搅拌反应2-12小时，反应结束冷却至室温，反应混合物经分离纯化得到2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘；所述的溶剂为四氢呋喃，体积用量以2-氨基-3-碘萘的摩尔计量为1-5mL/mmol，所述的催化剂为铜类物质与钯类物质按照摩尔比1-3：1的组合，所述的铜类物质为铜、碘化亚铜中的至少一种，所述的钯类物质为四三苯基膦钯、二氯化二(三苯基磷)钯中的至少一种；所述的碱为二异丙胺；其中2-氨基-3-碘萘与三甲基硅基乙炔、催化剂、碱的投料摩尔比为1：1-3：0.01-0.2：2-4。
5.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述的步骤(4)按照如下实施：将步骤(3)得到的2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘、碱和溶剂加入到反应容器中，室温搅拌反应2-10小时，反应结束后经分离纯化得到2-氨基-3-乙炔基萘；所述的碱为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的至少一种，所述2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘与碱的投料摩尔比为1：2-4；所述的溶剂为四氢呋喃、甲醇、二氯甲烷中的至少一种，所述溶剂的体积用量以2-氨基-3-(三甲基硅基)乙炔基萘的摩尔量计为4-7mL/mmol。
6.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述步骤(5)具体按照如下实施：将步骤(4)得到的2-氨基-3-乙炔基萘、过渡金属配合物、溶剂加入到反应容器中，在氮气氛围下，升温到60-100℃，搅拌反应8-24小时，反应结束冷却至室温，反应混合物经分离纯化得到目标产物1H-苯并[f]吲哚；所述的溶剂为甲苯、二氧六环、吡啶中的一种或者多种的组合，所述溶剂的体积用量以2-氨基-3-乙炔基萘的摩尔数计为1-5mL/mmol；所述2-氨基-3-乙炔基萘与过渡金属配合物的投料摩尔比为1：0.02-0.25。
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