基于碳氢活化的吲哚炔基化反应研究(2)

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3.2 化合物结构表征 18

结论 20

致谢 21

参考文献 22

附图 23

1 绪论

炔烃类化合物是有机化学研究中重要的有机化学中间体，被广泛应用于药物化学、材料化学、有机合成化学等领域。因此，对其合成以及官能团的研究受到了许多化学工作者的广泛关注。在药物化学和药物发展等相关的具有生物活性的化合物中，炔烃化合物选择性取代吲哚类衍生物和吡咯类化合物具有重要意义。因此，需要灵活有效的合成方法和多样化的杂环芳香族化合物结构。近年来，金属催化碳氢活化反应已经出现并且作为杂环化合物的组装和后期修饰的重要工具被广泛应用。尽管有大量的直接芳基化，炔基化和烷基化的方法已经被确定，但是杂环化合物的C-H炔基化反应依然很稀少。目前为止，通过大量研究5d族和4d族过渡金属催化C-H活化作用，杂环化合物直接炔基化的方法也已经被确定。近几年来出现了同类型的具有自然资源丰富和环境友好的特点的过渡金属催化剂。尤其是钴，钯等化合物被认为是用于碳氢活化反应的非常可行的催化剂，科学家们对高价钴，钯等化合物的大量研究也已经完成。

1.1 吲哚类衍生物C-2位和C-3位的炔基化反应

吲哚类衍生物结构是自然产物和药物中的常见结构骨架。近年来，吲哚类衍生物的有机合成和官能团化反应得到了很好的发展。其中，杂环化合物的C-H活化反应吸引了化学家们的广泛研究。在过去的二十多年中，过渡金属催化吲哚的芳基化和烷基化作用的反应条件和过程有了很大的发展，给吲哚类衍生物与烃类化合物的直接炔基化反应提供了重要的依据。吲哚的C-H炔基化反应也有一些进展，鼓励了我们对吲哚类衍生物的C-H炔基化反应进行更近一步的研究。

1.1.1 吲哚类衍生物C-2位的炔基化反应

2010 年Zhao [1]报道了吲哚与炔烃类化合物在Pd(II)化合物催化下的氧化偶联反应(图1.1)。该反应用N,3-二甲基吲哚作为底物, 用Cs2CO3 (20 mol%)-PivOH (200 mol%)作为缓冲体系, 在O2, 80℃及 K2PdCl4的条件催化下可以发生炔基化反应。实验中发现该反应的缓冲体系很重要, 可能是因为参与了端位炔烃基的脱质子反应和 Pd0/PdⅡ的氧化过程。

Pd(II)催化的吲哚的炔基化反应

图1.1 Pd(II)催化的吲哚的炔基化反应

2013 Waser [2]报道了在Pd(II)化合物催化下, 用高价碘试剂做炔基化试剂,实现了吲哚衍生物C-2位的炔基化反应, 该方法可以实现吲哚类衍生物的C-2位的直接炔基化反(图1.2)，所用催化剂的量较少(2mol%),室温23℃下便可反应, 且对底物中所存在的Cl, Br, I, NO2, OMe等基团具有很好的耐受性。

图1.2 Pd(II)催化的吲哚与高价碘试剂的炔基化反应

2015年Sauermann小组[3]报道了钴催化的1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚的C-2位炔基化反应(图1.3)。该反应以炔烃类化合物作为炔基化试剂，[Cp*CoI2]2(2.5mol%)为催化剂，K2CO3为温和的碱，AgSbF6为协氧化剂辅助催化剂[Cp*CoI2]2对原料进行更好的催化，在室温25℃下反应18小时会发生碳氢炔基化反应。缺点是使用的催化剂是较为贵重的钴化合物，不宜应用在工业的大规模生产中。

图1.3 钴催化的吲哚的C-2位炔基化反应

2015年Liu[4]报道了1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚在钴化合物催化的条件下与炔基化试剂发生的反应(图1.4)。该反应以带有杂环的炔烃作为炔基化试剂，[CoCp* (CO)I2] (5 mol %)为催化剂，10 mol% AgF和Mg(OCH3)2辅助催化剂[CoCp* (CO)I2]对原料进行更好的催化，CF3CH2OH作溶剂，在110℃条件下反应会发生定位选择性的碳氢炔基化反应。此反应选用了较为贵重的钴化合物，反应产率较高，可达84%。缺点是反应条件相对不够温和，需要达到110℃才可以顺利进行反应。