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摘要：螺吡喃-吲哚类化合物广泛存在于药物和自然界中，由于其结构特殊和科学应用价值较高而引起人们的广泛关注。本文通过(E)-3-苯基-丁烯酸对硝基苯酚酯和靛红在N-杂环卡宾的催化下不对称合成了螺吲哚-吡喃酮骨架。通过对催化剂、溶剂、碱和温度进行了筛选确定了最优条件，并对该条件的适用范围进行了探讨。32730
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毕业论文关键词：N-杂环卡宾、不对称合成、 螺吲哚-吡喃酮
NHC-Catalyzed Chiral Synthesis of Spiro Pyran-Indole Compounds
Abstract:Spirocyclic oxindole pyranones compounds are widely presented in drug and nature, because of its special structure and scientific application value are higher and arouse people’s attention. This paper introduces the 4-nitrophenyl (E)-3-phenylbut-2-enoate with some substituent groups reacted with isatins to assemble spirocyclic oxindole pyranones in the presence of NHC as a catalyst. We found the optimized reaction conditions after the the optimization of catalyst, solvent, base, and temperature and discussed the scope of the reaction conditions.
Keywords: N-heterocyclic carbenes; Asymmetric synthesis; spirocyclic oxindole pyranones
1 引言
杂环化合物在自然界中广泛存在，许多杂环化合物均与生命有关。其中，不少天然产物中均包含吲哚和二氢吡喃酮的结构，由吲哚和吡喃结合而成的螺吲哚-吡喃酮骨架具有不俗的药理活性，受到了有机合成化学家和药物化学家们的亲睐，在药物化学领域占据着十分重要的地位[1]。由于生命体系具有极强的手性识别能力，不同的异构化合物完全表现出截然不同的药理作用，所以研究单一光学异构体的有效途径显得更加迫切。
在化学工作者们的不断探索下，构建螺吲哚-吡喃酮骨架的方法不断丰富，从开始时氧化螺环化的繁琐到愈加方便简易的手性胺催化，实现螺吲哚-吡喃酮骨架的合成显得愈加简便。而其中，手性N-杂环卡宾作为不对称催化剂，具有非常多的优点：与过渡金属催化剂相比，NHC催化剂方便易得，操作相对简易，并且不存在手性产物中的重金属残留问题；与生物酶催化剂相比，NHC催化剂具有原料便宜、方便易得、修饰简单等优点，NHC催化成为化学工作者们研究的热点之一。
手性N-杂环卡宾这一性质独特的有机小分子催化剂，在过去的几十年中取得了引人瞩目的成就[2]。其中，由Scheidt提出并发展的路易斯酸和N-杂环卡宾结合协同催化，为难以被手性催化剂诱导的底物的活化开辟了一条新的路径[3]。
最近，Chi课题组报道了N-杂环卡宾在路易斯酸Sc(OTf)3或Sc(OTf)3/Mg(OTf)2协同催化下可以较好地实现对发生在烯醛上位置相对较远的γ碳上的反应进行手性控制(图1,a)[4]。通过文献查阅，发现N-杂环卡宾和路易斯酸结合协同催化，不但可以提高产率和对映选择性，而且还能改变最终产物的非对映选择性[5,6,7]。
2011年，Ye课题组报道了N-杂环卡宾催化的不饱和酰氯和靛红衍生物发生反应，经过中间体高烯醇中间体II(图1, b)，对映选择性地合成了螺吲哚-二氢吡喃酮类化合物。
图1 形成高烯醇中间体II三种不同方式
基于前人的工作[8]，我们主要研究了不饱和酯在手性N-杂环卡宾催化剂作用下对螺吲哚-二氢吡喃酮骨架的不对称合成(图 1, c)。
2设计的研究方法
我们采用E-3-苯基-丁烯酸对硝基苯酚酯在N-杂环卡宾的存在下通过碱的作用形成高烯醇中间体，然后再与靛红反应来不对称构建螺吲哚-吡喃酮结构。