吲哚類化合物廣泛存在于天然產物中,吲哚也是很多合成藥物分子的重要骨架,吲哚環具有十分*的結構和生物活性[1]。盡管人們在100年前發現吲哚類化合物,目前,每年有數千個具有吲哚結構的化合物被合成和報道 [2],足以看出這一類化合物的重要性。
奧地利格拉茨大學(University of Graz)化學研究所的C. Olivier Kappe教授課題組的Gabriel Glotz等人使用連續流合成和在線分析技術,以鄰硝苯乙烯衍生物和便宜的一氧化碳為原料,以醋酸鈀為催化劑,合成了吲哚類化合物(Scheme 1)。
醋酸鈀催化劑用量約1-2mol%,反應溫度140℃,反應停留時間15-30分鐘,一氧化碳壓力10-20 bar,高獲得了90%的分離收率。該研究成果發表在雜志《RSC Advances》上(RSC Adv., 2017, 7, 10469–10478)。
Scheme 1 Reductive cyclization of o-vinylnitrobenzenes
作者使用的連續流裝置示意圖如Scheme 2所示,系統由進料泵、混合器、壓力傳感器、一氧化碳鋼瓶、流量計PFA管、不銹鋼管、背壓閥原位紅外分析儀等組成。底物肉桂酸值衍生物和催化劑及其配體、添加劑通過柱塞泵被送入反應器,一氧化碳直接通過鋼瓶、流量計、背壓閥進入反應器。
Scheme 2 Experimental setup for continuous flow deoxygenations with carbon monoxide.
反應的在線檢測使用的是React IR在線紅外分析系統。由于反應產生的CO2在紅外的 2300-2400cm-1區域有很強的非對稱拉伸帶。利用紅外光譜中的CO2峰面積即可快速測算反應的轉化率(Fig.1)。
作者對MeCN、DMF、Dioxane、EtOAc、Toluene 和 i-PrOH等進行了篩選,發現MeCN和DMF這兩種溶劑反應效果非常好。作者根據文獻資料和實驗檢測到的中間體,對反應的機理進行了推導,如圖Scheme 3所示。
Scheme 3 Putative mechanisms for palladium-catalyzed indolization of o-nitrostyrene (coordination of Pd to the double bond of the o-nitrostyrene has been omitted for clarity).
另外,作者還對催化劑用量、配體用量、配體種類、添加劑種類、反應溫度和反應停留時間等參數進行了詳細的優化。并在優化條件下對底物普適性進行了拓展,發現該方法在其他底物的合成中,也具有很好的效果,高獲得了98%的轉化率和40-90%的分離收率。
從作者文章中的的大量數據可以看出,連續合成和在線分析手段,幫助研究人員大大提高了研究的效率。
參考文獻:
1.Gabriel Glotz, Bernhard Gutmann, Paul Hanselmann, Anna Kulesza, Dominique Roberge and C. Oliver Kappe, RSC Adv., 2017, 7, 10469–10478.
2.Indoles A volume in Best Synthetic Methods, R.J. Sundberg, Elsevier Ltd., 1996
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