吲哚類生物堿是世界上最大的一類生物堿之一,是一類重要而豐富的藥物資源,為合成化學(xué)家開發(fā)新的化學(xué)轉(zhuǎn)化和合成策略提供了靈感。多環(huán)吲哚啉結(jié)構(gòu)廣泛存在于此類生物堿中。因此吲哚啉類化合物及其衍生物的合成成為有機(jī)化學(xué)和藥物化學(xué)的一個重要研究課題。吲哚去芳構(gòu)化為構(gòu)造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多環(huán)吲哚啉提供了一種直接、經(jīng)濟(jì)的方法。在過去的幾十年里,通過在這一領(lǐng)域的大量努力,已經(jīng)發(fā)展出了大量巧妙的吲哚去芳構(gòu)化反應(yīng)。主要包括芳基化,烯丙基化,鹵化等去芳構(gòu)化反應(yīng)和[2+2],[3+2],[4+2]等環(huán)加成反應(yīng)。但是烯基化去芳構(gòu)化反應(yīng)的相關(guān)報道較少,去芳構(gòu)化[2+2+1]環(huán)加成反應(yīng)的相關(guān)報道也很少。所以發(fā)展新的吲哚烯基化去芳構(gòu)化反應(yīng)和吲哚[2+2+1]環(huán)加成反應(yīng)構(gòu)建結(jié)構(gòu)多樣的多環(huán)吲哚啉結(jié)構(gòu)是非常有必要的。環(huán)醚,如氧雜環(huán)丁烷,THF,1,4-二氧六環(huán)和四氫吡喃,是一種很容易得到的化合物,并且可以有效地轉(zhuǎn)化為其他有用的分子,因此引起了合成化學(xué)家的廣泛關(guān)注。已報道的α-重氮酯參與的環(huán)醚開環(huán)反應(yīng)大部分都是兩種分子之間的反應(yīng),且大部分都需要貴金屬作為催化劑。Oku報道了光促進(jìn)的環(huán)醚的三分子開環(huán)反應(yīng),但是該反應(yīng)的底物普適性窄,產(chǎn)率低,這樣就導(dǎo)致了它的應(yīng)用價值不高。因此,發(fā)展簡單高效的α-重氮酯,環(huán)醚和親核試劑的三分子環(huán)醚開環(huán)反應(yīng)是很有必要的。本論文主要圍繞多環(huán)吲哚啉的合成和多組分環(huán)醚開環(huán)反應(yīng)開展了以下四部分工作:首先,我們首次報道了Fe-催化或者是UV促進(jìn)的丙炔酰吲哚與NaHSO_3在水介質(zhì)中的[2+2+1]環(huán)加成反應(yīng)。我們使用以吲哚雙鍵代替普通雙鍵的特殊1,6-烯炔原料,在溫和綠色的反應(yīng)條件下,合成了一系列結(jié)構(gòu)新穎多樣的多環(huán)吲哚啉環(huán)砜類化合物。此外,該反應(yīng)還可以擴(kuò)大到克級規(guī)模,并且能得到相當(dāng)好的產(chǎn)率。這是首例二氧化硫作為1原子單元參與的去芳構(gòu)化[2+2+1]環(huán)加成反應(yīng)。此類[2+2+1]環(huán)加成反應(yīng)將為插二氧化硫的環(huán)加成反應(yīng)提供有益的研究信息。其次,考慮到吲哚C3位的親核性和炔烴的高度不飽和性和高反應(yīng)活性,含炔基鏈的吲哚類化合物經(jīng)常被用來進(jìn)行吲哚去芳構(gòu)化反應(yīng)。我們使用由Ugi反應(yīng)一步合成的含酰胺支鏈和炔鍵的吲哚衍生物為原料,發(fā)展了一種無金屬催化的吲哚去芳構(gòu)化串聯(lián)環(huán)化反應(yīng),一步構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多環(huán)吲哚啉化合物。首先在堿的催化下吲哚C3位對炔烴進(jìn)攻得到螺環(huán)假吲哚,隨后分子內(nèi)酰胺鍵對亞胺進(jìn)攻得到多環(huán)吲哚啉結(jié)構(gòu)。該反應(yīng)在Bronsted堿催化下構(gòu)建碳碳鍵是一種非常新穎的碳碳鍵構(gòu)建方式。此反應(yīng)只需催化量的堿在室溫下就能以很高的產(chǎn)率得到對應(yīng)產(chǎn)物,底物各種官能團(tuán)普適性非常好,原子利用率高達(dá)100%�？紤]到芳構(gòu)化的動力,很多吲哚去芳構(gòu)化后得到的螺環(huán)假吲哚類化合物容易重排形成多環(huán)吲哚化合物。我們設(shè)計了另一種不含甲酰胺支鏈的丙炔酰吲哚產(chǎn)物,發(fā)展了一種堿和Cu-H催化丙炔酰吲哚串聯(lián)去芳構(gòu)化環(huán)化還原反應(yīng),一鍋法合成螺環(huán)吲哚啉類化合物的方法。不僅避免了假吲哚芳構(gòu)化的風(fēng)險而且提高了步驟經(jīng)濟(jì)性。首先在堿的作用下形成螺環(huán)假吲哚,隨后碳氮雙鍵被Cu-H物種還原,得到最終的螺環(huán)吲哚啉結(jié)構(gòu)。該方法底物官能團(tuán)普適性好,為吲哚的去芳構(gòu)化提供了一個新的手段。最后,我們發(fā)展了一個簡單高效的α-重氮酯,環(huán)醚和N,O,S,C親核試劑的三分子環(huán)醚開環(huán)反應(yīng),構(gòu)建一系列結(jié)構(gòu)復(fù)雜的α-烷氧酯。pKa在2.2~14.8之間的N,O,S,C親核試劑基本都可適應(yīng)該反應(yīng)。該反應(yīng)具有選擇性好,產(chǎn)率高,底物普適性廣等優(yōu)點(diǎn)。該反應(yīng)還可以應(yīng)用到藥物的修飾。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O621.25;TQ460.1


本文編號：2815831