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摘要：通过合理的设计底物，以手性膦酸为催化剂，完成了吲哚7号位的不对称串联反应。用靛红衍生的3-吲哚甲醇进行串联反应，在手性膦酸的催化下高对映选择性地合成碳7官能团化的吲哚。这种方法不仅解决了不对称催化合成碳7官能团化的吲哚的问题，而且提供了一种简单高效的合成具有环戊二烯并[b]吲哚和吡咯吲哚衍生物的简单方法。手性的环戊二烯并[b]吲哚骨架和吡咯吲哚衍生物在生物学上具有重要地位，所以，本研究具有十分重要的意义。对反应历程和活化模式的进一步探索，表明这种串联反应是通过Michael addition和Friedel–Crafts反应进行的。39599
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毕业论文关键字：手性膦酸、不对称催化、7-吲哚烯、串联反应
Catalytic asymmetric [3+2] cycloaddition with C7-functionalized indoles involve
Abstact : A asymmetric cascade reation of 7-vinylindoles in the presence of chiral phosphoric acid via rational design of such substrates. The synthesis of the C7-functionalized indoles using isatin-derived 3-indolylmethanols catalyst by chiral phosphoric acid has shown exceptional enantioselective. This approach not only work out the problem of synthesis the C7-functionalized indoles sucessfully, but also provides an simple and efficient method. The essential role cyclopenta-[b]indole and spirooxindole scaffolds with excellent optical purity play in biological leads to the crucial prospect of this research. Further exploration of reaction progress and activation mode has proved that the cascade reaction proceeds via Micheal addition and Friedel-Crafts process.
Keywords: chiral phosphoric acid, asymmetric catalysis, 7-vinylindoles.
一、前言
吲哚代表着一类杂环化合物，其骨架是许多天然产物中的重要结构。故合成官能团化的吲哚已经成为有机合成中的一个热点。[1] 我们充分利用吲哚烯的多样性以及吲哚的亲核位点合成官能团化的吲哚。一般来说，2位[2]和3位[3]的吲哚烯可以进一步合成吡咯环的结构，所以经常被人们作为底物合成2、3号位的官能团化的吲哚。但是，4-7位的吲哚烯却由于其难以制备，[4] 反应活性较低而很少被人们作为不对称催化的底物。
最近，Bernardi、Fochi等人研究了以4位吲哚烯为底物的不对称串联反应，[4c] 如图1所示，该反应以手性亚胺为催化剂，使吲哚的3、4号位成环。
以4位吲哚烯为底物的不对称催化反应
我们充分利用吲哚7位的碳碳双键（图2），以7位吲哚烯为反应物，合成有立体选择性的碳7官能团化的吲哚。并且，由于吲哚的三号位具有较强的亲核性，为了防止其与七号位竞争反应，我们设计了一个烷基来保护吲哚三号位。
图2. 设计七位吲哚烯参与不对称催化串联反应
在有机催化不对称串联反应中，[5]以手性膦酸为催化剂的反应能够一步合成光学纯的分子，并且能够实现对映选择性转化。与此同时，在酸性条件下，3-吲哚甲醇经过质子化后还可以作为Michael addition的受体。[6-8]综上所述，我们设想在一定条件下7-吲哚烯可以和3-吲哚甲醇在手性膦酸的催化下发生不对称串联反应，以此合成具有对映选择性的碳7官能团化的吲哚。首先，我们设计手性膦酸通过氢键活化反应使7-吲哚烯和3-吲哚甲醛质子化后的烯醇A发生Michael addition，接着，反应中间体B迅速在膦酸的催化下发生分子内的Friedel–Crafts反应，合成了环戊二烯并[b]吲哚，这种结构还存在于天然生物碱和生物活性分子中。[9]
这里，我们在手性膦酸催化下，时7-吲哚烯和3-吲哚甲醇发生不对称串联反应，合成具有很高对映选择性的碳7官能团化的吲哚，其dr值大于95：5,ee值在94-99%之间。
二、实验
2.1、仪器与试剂