本發明屬于有機合成領域,具體涉及一種苯并[a]咔唑衍生物的合成方法。
背景技術:
苯并[a]咔唑是很多天然產物、藥物以及藥物中間體、功能材料的重要骨架結構。苯并[a]咔唑以及衍生物在有機發光半導體領域有重要的用途,同時它還是可以治療腫瘤、心腦血管疾病、艾滋病、肥胖、免疫力下降等疾病中,此外苯并[a]咔唑還是許多化合物的合成前體。因此苯并[a]咔唑衍生物的合成方法一直得到廣泛的重視。
苯并[a]咔唑衍生物的合成方法主要有兩種策略。一種就是過渡金屬作為催化劑來催化整個反應。2004年,mamane和fürstner等人[mamane,v.;hannen,p.;fürstner,chem.eur.j.,2004,10,4556-4575.]在chemistry-aeuropeanjournal報道了用ptcl2做催化劑,甲苯做溶劑的條件下,通過1-甲基-2-(2-(丙-1-炔-1-基)苯基)-1h-吲哚在80℃合成6,11-二甲基-11h-苯并[a]咔唑。2012年,xie和fu等人[xie,r.;ling,y.;fu,h.chem.commun.,2012,48,12210-12212.]在chemicalcommunications上報道了用cubr為催化劑,0.1當量的l-脯氨酸為配體,1.5當量的cs2co3為堿,二甲基亞砜為溶劑的條件下,通過2-(2-溴)-苯基吲哚和苯乙酮在80℃n2的保護下生成苯并[a]咔唑衍生物。這些反應雖然都以較好的收率得到產物,但還是存在著很多問題:例如,底物的合成較為復雜且普適性不強,反應的后處理比較繁瑣,不符合綠色化學與原子經濟學發展的趨勢。另一種,是通過氧化劑、堿、光照來催化反應。在2004年,snieckus等人[cai,x.;snieckus,v.org.lett.,2004,6,2293-2295.]在organicletters上報道了以n-甲基2-芳基吲哚類化合物作為原料,經過2.5當量的led作為堿,thf作為溶劑的條件下,合成苯并[a]咔唑類衍生物。在2014年,yu等人[yang,j.;zhang,q.;zhang,w.;yu,w.rscadv.,2014,4,13704-13707.]在rscadvances上報道了光催化下2-苯基-3甲酰重氮吲哚類化合物合成6-羥基-11h-苯并[a]咔唑-5-甲腈類衍生物。在2016年,pelkey等人在[truax,n.j.;banalesmejia,f.;kwansare,d.o.;lafferty,m.m.;kean,m.h.;pelkey,e.t.j.org.chem.,2016,81,6808-6815.]thejournaloforganicchemistry報道了以3-吡咯啉-2-酮類化合物原料,1.1當量的二(三氟乙酸基)苯基碘為氧化劑,1.2當量bf3.oet2為添加劑,二氯甲烷為溶劑的條件下,在-40℃的環境中,反應得到苯并[a]咔唑衍生物。
該類雖然也能得到不錯的收率,但同樣也存在著很多問題。首先就是反應不是一步得到目標產物,反應的步驟長;其次,該類反應的條件比較苛刻,一般很難應用于實際工業生產中;第三,就是該類反應的原子經濟性差。
技術實現要素:
為了克服現有技術的缺點與不足,本發明的目的在于提供一種簡便、高效的苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,該方法所用到的原料廉價易得且無毒,整個操作過程簡單易行。
本發明的目的通過下述技術方案實現。
一種苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,包括以下步驟:
先將2-芳基吲哚、重氮化合物、過渡金屬鹽、添加劑、堿和銅鹽溶解于有機溶劑中,再在n2保護下,80-100℃下反應,生成苯并[a]咔唑衍生物。
優選的,所述2-芳基吲哚的結構如式a所示,重氮化合物的結構如式b所示,苯并[a]咔唑衍生物的結構如式c所示:
在式a和式c中,r1為5-ch3、5-cn、5-co2et、5-f、5-cl、5-och3、6-ch3、6-br和6-cf3中的一種;r2為4-ch3、4-cn、4-no2、4-f、4-cl、4-br、4-i-bu、4-och3、3-cl、3-f、3-och3和2-ch3中的一種;
在式b和c中,r3為ch3co、ch3ch2co、phch2ch2co和ch3och2co中的一種;r4為co2et或coch3中的一種。
所述2-芳基吲哚a的制備方法已有文獻報道(wei,y.;deb,i.;yoshikai,n.j.am.chem.soc.,2012,134,9098-9101.);所述重氮化合物b的制備方法已有文獻報道(pasceri,r.;bartrum,h.e.;hayes,c.j.;moody,c.j.chem.commun.,2012,48,12077-12079.)。
優選的,所述2-芳基吲哚與重氮化合物的摩爾比為1:1~1:3,最優選1:2。
優選的,所述的堿為cs2co3、khco3、liome、li2co3、na2co3、naoet、k2co3、nahco3和koet中的一種,優選na2co3,其產率較高。
優選的,所述2-芳基吲哚與堿的摩爾比為1:1~1:2,最優選1:2。
優選的,所述的銅鹽為醋酸銅、氯化銅、溴化銅、三氟甲磺酸銅、氯化亞銅、溴化亞銅、碘化亞銅、氰化亞銅和高氯酸銅中的一種,優選氯化亞銅,其產率較高。
優選的,所述2-芳基吲哚與銅鹽的摩爾比為1:0.5~1:1,最優選1:0.5。
優選的,所述的添加劑為六氟銻酸銀、醋酸銀、雙三氟甲烷磺酰亞胺銀、高氯酸銀、醋酸銫、醋酸鉀和醋酸鈉中的一種,優選醋酸鈉,其產率較高。
優選的,所述2-芳基吲哚與添加劑的摩爾比為1:0.2~1:0.3,最優選1:0.3。
優選的,所述的過渡金屬鹽為二氯(五甲基環戊二烯基)合銥(iii)二聚體、醋酸鈀、二氯(對甲基異丙基苯基)釕(ii)二聚體、1,5-環辛二烯氯銠(i)二聚體、醋酸銅、碘化銅、三氯化銠和二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體中的一種。
進一步優選的,所述的過渡金屬鹽為二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體,其產率較高。
優選的,所述2-芳基吲哚與過渡金屬鹽的摩爾比為1:0.025~1:0.05,最優選1:0.05。
優選的,所述的有機溶劑為乙腈。
優選的,所述反應的溫度為80℃。
優選的,所述反應的時間為8-12h。
優選的,反應結束后,采用柱層析將產物分離純化;所述柱層析的洗脫液為石油醚和乙酸乙酯的混合溶劑。
優選的,上述過程中發生的化學反應如下所示:
本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果:
1、本發明的方法簡便、高效,所用到的原料簡單易得且無毒,本制備方法原子經濟性高。由于反應除了生成產物外,只有水和氮氣產生,對環境無污染,符合綠色化學發展的觀點。另外整個操作過程簡單易行,步驟簡便,產物易純化。
2、本發明采用2-芳基吲哚與重氮為原料,反應條件溫和,2-芳基吲哚與重氮可選種類多。同時現有合成方法都需要嚴格無水,反應步驟長,反應操作復雜,反應需要在低溫下進行,制冷成本高。而本發明不需無水,同時反應可以一鍋法構建苯并[a]咔唑醋酸乙酯類衍生物。
附圖說明
圖1為本發明實施例1的化合物1的1hnmr圖譜。
圖2為本發明實施例1的化合物1的13cnmr圖譜。
圖3為本發明實施例7的化合物2的1hnmr圖譜。
圖4為本發明實施例7的化合物2的13cnmr圖譜。
圖5為本發明實施例8的化合物3的1hnmr圖譜。
圖6為本發明實施例8的化合物3的13cnmr圖譜。
圖7為本發明實施例9的化合物4的1hnmr圖譜。
圖8為本發明實施例9的化合物4的13cnmr圖譜。
圖9為本發明實施例10的化合物5的1hnmr圖譜。
圖10為本發明實施例10的化合物5的13cnmr圖譜。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述,但本發明的實施方式不限于此。
實施例1
苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,包括以下步驟:
(1)在密封管中,加入2-苯基吲哚(19.3mg,0.1mmol),乙酰乙酸乙酯重氮(15.6mg,0.1mmol),無水碳酸鈉(21.2mg,0.2mmol),無水醋酸鈉(2.52mg,0.02mmol),氯化亞銅(5.12mg,0.05mmol),二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體(1.5mg,0.0025mmol),乙腈(2ml),混合液在80℃攪拌反應8h。反應完畢后,待反應體系冷卻到室溫后,過濾,旋干,采用柱層析進一步分離純化,得到產品20.6mg,產率為:68%。
本實施例所得產品的結構表征數據如下:
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ9.02(s,1h),8.16(d,j=8.0hz,1h),8.02–7.94(m,1h),7.93–7.83(m,1h),7.52(d,j=8.1hz,1h),7.48–7.37(m,3h),7.28(t,j=7.5hz,1h),4.59(q,j=7.1hz,2h),2.90(s,3h),1.49(t,j=7.1hz,3h).氫譜圖見圖1。
13cnmr(100mhz,cdcl3)δ170.8,138.7,135.3,130.6,128.9,126.1,125.4,124.9,124.6,124.6,123.2,122.2,120.5,120.23,119.3,117.1,111.1,61.3,18.6,14.4.碳譜圖見圖2。
highresolutionms:計算值c20h17no2[m+h]+:304.1332,發現:304.1339。
根據以上數據推斷所得產品的結構如下所示:
實施例2
苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,包括以下步驟:
(1)在密封管中,加入2-苯基吲哚(19.3mg,0.1mmol),乙酰乙酸乙酯重氮(31.2mg,0.2mmol),無水碳酸鈉(26.5mg,0.25mmol),無水醋酸鈉(2.1mg,0.025mmol),氯化亞銅(7.42mg,0.075mmol),二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體(2.25mg,0.00375mmol),乙腈(2ml),混合液在90℃攪拌反應8h。反應完畢后,待反應體系冷卻到室溫后,過濾,旋干,采用柱層析進一步分離純化,得到產品19.6mg,產率為:65%。
本實施例所得產品的結構表征數據如下:
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ9.02(s,1h),8.16(d,j=8.0hz,1h),8.02–7.94(m,1h),7.93–7.83(m,1h),7.52(d,j=8.1hz,1h),7.48–7.37(m,3h),7.28(t,j=7.5hz,1h),4.59(q,j=7.1hz,2h),2.90(s,3h),1.49(t,j=7.1hz,3h).氫譜圖見圖1。
13cnmr(100mhz,cdcl3)δ170.8,138.7,135.3,130.6,128.9,126.1,125.4,124.9,124.6,124.6,123.2,122.2,120.5,120.23,119.3,117.1,111.1,61.3,18.6,14.4.碳譜圖見圖2。
highresolutionms:計算值c20h17no2[m+h]+:304.1332,發現:304.1339。
根據以上數據推斷所得產品的結構如下所示:
實施例3
苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,包括以下步驟:
(1)在密封管中,加入2-苯基吲哚(19.3mg,0.1mmol),乙酰乙酸乙酯重氮(31.2mg,0.2mmol),無水碳酸鈉(21.2mg,0.2mmol),無水醋酸鈉(2.52mg,0.03mmol),氯化亞銅(5.12mg,0.05mmol),二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體(3mg,0.005mmol),乙腈(2ml),混合液在100℃攪拌反應8h。反應完畢后,待反應體系冷卻到室溫后,過濾,旋干,采用柱層析進一步分離純化,得到產品21.5mg,產率為:71%。
本實施例所得產品的結構表征數據如下:
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ9.02(s,1h),8.16(d,j=8.0hz,1h),8.02–7.94(m,1h),7.93–7.83(m,1h),7.52(d,j=8.1hz,1h),7.48–7.37(m,3h),7.28(t,j=7.5hz,1h),4.59(q,j=7.1hz,2h),2.90(s,3h),1.49(t,j=7.1hz,3h).氫譜圖見圖1。
13cnmr(100mhz,cdcl3)δ170.8,138.7,135.3,130.6,128.9,126.1,125.4,124.9,124.6,124.6,123.2,122.2,120.5,120.23,119.3,117.1,111.1,61.3,18.6,14.4.碳譜圖見圖2。
highresolutionms:計算值c20h17no2[m+h]+:304.1332,發現:304.1339。
根據以上數據推斷所得產品的結構如下所示:
實施例4
苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,包括以下步驟:
(1)在密封管中,加入2-苯基吲哚(19.3mg,0.1mmol),乙酰乙酸乙酯重氮(46.8mg,0.3mmol),無水碳酸鈉(31.8mg,0.3mmol),無水醋酸鈉(2.52mg,0.03mmol),氯化亞銅(9.98mg,0.1mmol),二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體(3mg,0.005mmol),乙腈(2ml),混合液在100℃攪拌反應12h。反應完畢后,待反應體系冷卻到室溫后,過濾,旋干,采用柱層析進一步分離純化,得到產品23.0mg,產率為:76%。
本實施例所得產品的結構表征數據如下:
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ9.02(s,1h),8.16(d,j=8.0hz,1h),8.02–7.94(m,1h),7.93–7.83(m,1h),7.52(d,j=8.1hz,1h),7.48–7.37(m,3h),7.28(t,j=7.5hz,1h),4.59(q,j=7.1hz,2h),2.90(s,3h),1.49(t,j=7.1hz,3h).氫譜圖見圖1。
13cnmr(100mhz,cdcl3)δ170.8,138.7,135.3,130.6,128.9,126.1,125.4,124.9,124.6,124.6,123.2,122.2,120.5,120.23,119.3,117.1,111.1,61.3,18.6,14.4.碳譜圖見圖2。
highresolutionms:計算值c20h17no2[m+h]+:304.1332,發現:304.1339。
根據以上數據推斷所得產品的結構如下所示:
實施例5
苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,包括以下步驟:
(1)在密封管中,加入2-苯基吲哚(19.3mg,0.1mmol),乙酰乙酸乙酯重氮(31.2mg,0.2mmol),無水碳酸鈉(21.2mg,0.2mmol),無水醋酸鈉(2.52mg,0.03mmol),氯化亞銅(9.98mg,0.10mmol),二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體(3mg,0.005mmol),乙腈(2ml),混合液在100℃攪拌反應10h。反應完畢后,待反應體系冷卻到室溫后,過濾,旋干,采用柱層析進一步分離純化,得到產品22.4mg,產率為:74%。
本實施例所得產品的結構表征數據如下:
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ9.02(s,1h),8.16(d,j=8.0hz,1h),8.02–7.94(m,1h),7.93–7.83(m,1h),7.52(d,j=8.1hz,1h),7.48–7.37(m,3h),7.28(t,j=7.5hz,1h),4.59(q,j=7.1hz,2h),2.90(s,3h),1.49(t,j=7.1hz,3h).氫譜圖見圖1。
13cnmr(100mhz,cdcl3)δ170.8,138.7,135.3,130.6,128.9,126.1,125.4,124.9,124.6,124.6,123.2,122.2,120.5,120.23,119.3,117.1,111.1,61.3,18.6,14.4.碳譜圖見圖2。
highresolutionms:計算值c20h17no2[m+h]+:304.1332,發現:304.1339。
根據以上數據推斷所得產品的結構如下所示:
實施例6
苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,包括以下步驟:
(1)在密封管中,加入2-苯基吲哚(19.3mg,0.1mmol),乙酰乙酸乙酯重氮(31.2mg,0.2mmol),無水碳酸鈉(21.2mg,0.2mmol),無水醋酸鈉(2.52mg,0.03mmol),氯化亞銅(5.12mg,0.05mmol),二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體(3mg,0.005mmol),乙腈(2ml),混合液在80℃攪拌反應8h。反應完畢后,待反應體系冷卻到室溫后,過濾,旋干,采用柱層析進一步分離純化,得到產品25.4mg,產率為:84%。
本實施例所得產品的結構表征數據如下:
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ9.02(s,1h),8.16(d,j=8.0hz,1h),8.02–7.94(m,1h),7.93–7.83(m,1h),7.52(d,j=8.1hz,1h),7.48–7.37(m,3h),7.28(t,j=7.5hz,1h),4.59(q,j=7.1hz,2h),2.90(s,3h),1.49(t,j=7.1hz,3h).氫譜圖見圖1。
13cnmr(100mhz,cdcl3)δ170.8,138.7,135.3,130.6,128.9,126.1,125.4,124.9,124.6,124.6,123.2,122.2,120.5,120.23,119.3,117.1,111.1,61.3,18.6,14.4.碳譜圖見圖2。
highresolutionms:計算值c20h17no2[m+h]+:304.1332,發現:304.1339。
根據以上數據推斷所得產品的結構如下所示:
實施例7
苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,包括以下步驟:
(1)在密封管中,加入5-甲基2-苯基吲哚(20.7mg,0.1mmol),乙酰乙酸乙酯重氮(31.2mg,0.2mmol),無水碳酸鈉(21.2mg,0.2mmol),無水醋酸鈉(2.52mg,0.03mmol),氯化亞銅(5.12mg,0.05mmol),二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體(3mg,0.005mmol),乙腈(2ml),混合液在80℃攪拌反應8h。反應完畢后,待反應體系冷卻到室溫后,過濾,旋干,采用柱層析進一步分離純化,得到產品26.4mg,產率為:82%。
本實施例所得產品的結構表征數據如下:
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.89(s,1h),8.03–7.84(m,3h),7.51–7.37(m,3h),7.25–7.20(m,1h),4.59(q,j=7.1hz,2h),2.91(s,3h),2.55(s,3h),1.49(t,j=7.1hz,3h).氫譜圖見圖3。
13cnmr(100mhz,cdcl3)δ170.9,137.0,135.6,130.8,129.4,128.8,126.0,126.0,125.3,124.8,124.8,122.9,122.0,120.5,119.3,116.8,110.7,61.3,21.7,18.7,14.4.碳譜圖見圖4。
highresolutionms:計算值c21h20no2[m+h]+:318.1489,發現:318.1491。
根據以上數據推斷所得產品的結構如下所示:
實施例8
苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,包括以下步驟:
(1)在密封管中,加入2-(4-甲氧基苯基)吲哚(22.3mg,0.1mmol),乙酰乙酸乙酯重氮(31.2mg,0.2mmol),無水碳酸鈉(21.2mg,0.2mmol),無水醋酸鈉(2.52mg,0.03mmol),氯化亞銅(5.12mg,0.05mmol),二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體(3mg,0.005mmol),乙腈(2ml),混合液在80℃攪拌反應8h。反應完畢后,待反應體系冷卻到室溫后,過濾,旋干,采用柱層析進一步分離純化,得到產品24.7mg,產率為:75%。
本實施例所得產品的結構表征數據如下:
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.95(s,1h),8.10(d,j=7.9hz,1h),7.84–7.74(m,1h),7.47(d,j=8.0hz,1h),7.36(t,j=7.6hz,1h),7.25(dd,j=10.2,4.8hz,1h),7.07–6.93(m,1h),4.58(q,j=7.1hz,2h),3.79(s,3h),2.86(s,3h),1.50(t,j=7.1hz,3h).氫譜圖見圖5。
13cnmr(100mhz,cdcl3)δ171.1,157.8,138.7,135.8,131.5,130.3,124.7,124.1,122.1,122.0,121.8,120.0,116.2,115.6,114.1,111.0,104.9,61.3,55.1,18.7,14.5.碳譜圖見圖6。
highresolutionms:計算值c21h20no3[m+h]+:334.1438,發現:334.1443。
根據以上數據推斷所得產品的結構如下所示:
實施例9
苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,包括以下步驟:
(1)在密封管中,加入2-(2-氯苯基)吲哚(22.7mg,0.1mmol),乙酰乙酸乙酯重氮(31.2mg,0.2mmol),無水碳酸鈉(21.2mg,0.2mmol),無水醋酸鈉(2.52mg,0.03mmol),氯化亞銅(5.12mg,0.05mmol),二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體(3mg,0.005mmol),乙腈(2ml),混合液在80℃攪拌反應8h。反應完畢后,待反應體系冷卻到室溫后,過濾,旋干,采用柱層析進一步分離純化,得到產品23.3mg,產率為:67%。
本實施例所得產品的結構表征數據如下:
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ12.53(s,1h),8.70(d,j=2.0hz,1h),8.25(d,j=8.0hz,1h),7.89(d,j=9.0hz,1h),7.71(d,j=8.1hz,1h),7.61(dd,j=9.0,2.1hz,1h),7.49(t,j=7.5hz,1h),7.30(t,j=7.5hz,1h),4.51(q,j=7.1hz,2h),2.90(s,3h),1.41(t,j=7.1hz,3h).氫譜圖見圖7。
13cnmr(100mhz,dmso-d6)δ169.1,139.1,134.6,130.6,129.7,127.1,126.5,126.4,124.9,123.2,122.1,121.9,121.1,120.2,119.8,116.7,111.6,61.0,18.2,14.1.碳譜圖見圖8。
highresolutionms:計算值c20h17clno2[m+h]+:338.0942,發現:338.0943。
根據以上數據推斷所得產品的結構如下所示:
實施例10
苯并[a]咔唑衍生物的合成方法,包括以下步驟:
(1)在密封管中,加入2-苯基吲哚(19.8mg,0.1mmol),2-重氮基-4-甲氧基-3-氧代丁酸甲酯(34.5mg,0.2mmol),無水碳酸鈉(21.2mg,0.2mmol),無水醋酸鈉(2.52mg,0.03mmol),氯化亞銅(5.12mg,0.05mmol),二氯(五甲基環戊二烯基)合銠(iii)二聚體(3mg,0.005mmol),乙腈(2ml),混合液在80℃攪拌反應8h。反應完畢后,待反應體系冷卻到室溫后,過濾,旋干,采用柱層析進一步分離純化,得到產品25.2mg,產率為:79%。
本實施例所得產品的結構表征數據如下:
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ9.22(d,j=3.3hz,1h),8.12(d,j=8.0hz,1h),7.88(dd,j=22.0,8.2hz,2h),7.42(dd,j=17.3,8.3hz,2h),7.36(t,j=7.3hz,2h),7.25(t,j=8.2hz,1h),5.03(s,2h),4.08(s,3h),3.42(s,3h).氫譜圖見圖9。
13cnmr(100mhz,cdcl3)δ171.0,138.9,136.0,129.5,128.4,126.2,125.8,124.9,123.8,123.5,122.8,120.7,120.4,120.3,116.2,111.1,70.5,58.0,52.4.碳譜圖見圖10。
highresolutionms:計算值c20h18no3[m+h]+:320.1286,發現:320.1290。
根據以上數據推斷所得產品的結構如下所示:
上述實施例為本發明較佳的實施方式,但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制,其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化,均應為等效的置換方式,都包含在本發明的保護范圍之內。