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吲哚类化合物是自然界中分布最广的杂环化合物,其结构多种多样,具有丰富的生物和药物活性,在医药、农药、染料和其它精细化工产品中都有广泛的应用,因此构建不同种类的含有吲哚骨架的分子一直是化学家研究的热点。本论文围绕官能团化的吲哚衍生物的新型转化反应进行了一系列的研究。
在第一部分工作中,我们开展了3-酰基吲哚/炔类化合物的脱酰/芳构化反应研究。首先,我们设计了底物2-(3-炔-2-羟基)-3-酰基吲哚,它在金催化下发生分子内的环化/异裂碎片化/芳构化反应,从而得到一系列的咔唑衍生物。2-(3-炔-2-羰基)-3-酰基吲哚也可以发生类似的反应,但使用不同的催化剂可选择性地生成不同的产物。当使用5%(p-CF3C6H4)3PAuOTf作催化剂时,可以高收率地得到3-羟基咔唑衍生物;而使用Echavarrens金催化剂时,则解离下来的酰基正离子可以被有机金中间体所捕捉,从而得到3-羟基-3-酰基咔唑衍生物和3-羟基-1-酰基咔唑衍生物。
在第二部分工作中,我们利用3-酰基吲哚与格氏试剂的共轭加成反应,高效并且立体选择性地合成了2,3-双取代的吲哚啉化合物。反应经甲醇淬灭可立体选择性地生成顺式2,3-双取代的吲哚啉化合物,若经甲醇淬灭后再加入三乙胺并将反应体系加热,顺式产物便可转化为热力学更为稳定的反式2,3-双取代的吲哚啉化合物。在反应完毕后如果直接加入DDQ氧化即可以一锅法制备2,3-双取代的吲哚化合物。接下来我们利用反应中生成的烯醇镁盐中间体与芳基酰氯的反应立体选择性地得到了3-位含有季碳手性中心的2,3-三取代吲哚啉化合物。当改变亲电试剂为苄溴或乙酰氯时,可以发生新型的吲哚开环反应。
在第三部分工作中,我们发展了布朗斯特酸参与的α-(3-吲哚基)炔丙醇与硝酮的串联反应。该吲哚炔丙醇在酸的作用下可能重排成联烯正离子,接受硝酮的亲核进攻后,再经过多次重排反应得到了一系列多取代的1,2-二氢-β-咔啉。硝酮碳端带有富电子取代基时,反应经由不同路径可以得到3-烯基吲哚和二级胺。吲哚的富电性对稳定联烯正离子和参与环化反应有着至关重要的作用。
在第四部分工作中,我们发展了金催化的α-(2-吲哚基)炔丙醇和亚胺的氧化重排反应。该吲哚炔丙醇在金的作用下和喹啉氮氧化物反应首先生成α-羰基金卡宾中间体,其接受亚胺的亲核进攻后得到亚胺正离子中间体,该亚胺正离子接受吲哚的亲核进攻后再经金协助的1,2-酰基迁移反应,即可高效地转化为一系列多取代的3,4-二氢-γ-咔啉。此处的1,2-酰基迁移是一个金属充当电子给体的semipinacol重排反应,这在以往的报道中是非常少见的。