催化剂控制的3-吲哚甲醇与环状烯胺酮的化学选择性反应

菜单

摘要：在以三氟甲磺酸作为强酸催化剂控制的作用下，3-吲哚甲醇与环状烯胺酮发生1,2-加成反应，高产率高化学选择性地获得了C2-官能化吲哚衍生物（产率高达89%）。该反应不仅解决了对3-吲哚甲醇进行1,2-加成的挑战性难题，也为吲哚衍生物的C2-官能团化提供了一个好的策略。对反应机理的研究显示，该反应经过一个串联的1,4-加成/[1,3]-C迁移/异构化的过程，其中[1,3]-C迁移是个关键步骤，而且催化剂的酸性对化学选择性也起着重要的控制作用。51010

毕业论文关键词：吲哚化合物、1,2-加成、3-吲哚甲醇

Catalyst-Controlled Chemoselective Reaction of 3‑Indolylmethanols with Cyclic Enaminones

Abstract: A catalyst-controlled chemoselective formal 1,2-addition of 3-indolylmethanols with cyclic enaminones has been established in the presence of TfOH as a strong acid, which afforded C2-functionalized indole derivatives in generally good yields (up to 89% yield). This reaction not only confronted the great challenge in 1,2-addition of 3-indolylmethanols, but also provided a good strategy for C2-functionalization of indole derivatives. The investigation on the reaction mechanism revealed that this formal 1,2-addition included a tandem sequence of 1,4-addition/[1,3]-C migration/isomerization, in which the [1,3]-C migration of 1,4-addition product was a key step and the acidity of the catalyst played a decisive role in the observed chemoselectivity.

Keywords: Indoles; 1,2-addition; 3-indolylmethanol

前言

由于吲哚类化合物广泛存在于天然产物和人工合成的具有重要生物活性的化合物中2，吲哚类化合物的官能化反应已经成为有机化学领域被广泛关注的问题之一1。在众多的方法中，3-吲哚甲醇的亲核取代已被证明是获得吲哚衍生物的一种有效的方法，其在酸性条件下形成的乙烯基亚胺中间体能发生1,4-加成（图式1）3-4 。所以，这种通过3-吲哚甲醇的1,4-加成反应来获得C3官能化的吲哚类衍生物的方法已经取得了长足的发展（方程式1）4。与此相反，3-吲哚甲醇的1,2-加成却很少有人报道。因为乙烯基亚胺中间体很少进行这种非常规的反应（方程式2），尽管这种反应能为合成C2官能化的吲哚类衍生物提供有效的方法5 。因此，3-吲哚甲醇的1,2 -加成更具挑战性，值得深入研究。

3-吲哚甲醇参与的反应

另一方面，由于环状烯胺酮在合成化学中可作为多功能化的底物6，并且在药物化学中可作为潜在的候选药物7，所以，通过环状烯胺酮与3-吲哚甲醇的反应来合成官能化的吲哚化合物受到了众多化学工作者的广泛关注(图式2)4l,8。王教授、纪教授和他们的课题组通过碘催化靛红衍生的3-吲哚甲醇与环状烯胺酮的[3＋3]环加成反应，构建了双氮咔啉骨架1（方程式3）8。我们课题组也曾报道了手性磷酸催化的3-吲哚甲醇与环状烯胺酮的不对称1,4-加成反应，对映选择性地合成了手性吲哚类骨架化合物2（方程式4）4l。有趣的是，虽然这两个反应的反应物相同，反应的选择性却差异较大，这表明反应条件发挥了至关重要的作用。

图式2.前人报道的3-吲哚甲醇与环状烯胺酮的反应

考虑到3-吲哚甲醇的1，2-加成反应存在的挑战性问题，以及基于我们对3-吲哚甲醇参与的反应的研究基础，我们设想，在强酸作为催化剂且在高温的条件下可能会实现环状烯胺酮与3-吲哚甲醇的1,2-加成反应。幸运的是，当我们尝试用三氟甲磺酸作为催化剂，在55℃的条件下进行反应时，让我们期盼已久的1,2-加成反应实现了，有效地实现了3-吲哚甲醇的C2官能化（方程式5）。本论文中，我们实现了3-吲哚甲醇与环状烯胺酮的化学选择性1,2-加成反应，高产率高化学选择性地获得了C2-官能化的吲哚衍生物（产率高达89%）。