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【今日化學(xué)前沿】清華大學(xué)藥學(xué)院廖學(xué)斌課題組發(fā)表Angew,報道氧化吲哚研究新進展

來源:化學(xué)加      2016-09-29
導(dǎo)讀:近日,清華大學(xué)藥學(xué)院廖學(xué)斌課題組在化學(xué)頂級期刊之一的德國應(yīng)用化學(xué)(Angew. Chem. Int. Ed.)上發(fā)表高水平文章,報道了他們課題組關(guān)于氧化吲哚的最新研究成果,作者通過無過渡金屬條件下的氮雜Nazarov類型反應(yīng)高效合成了氮羥基氧化吲哚,并把該方法用于了孕激素受體拮抗劑的合成中。文章DOI: 10.1002/anie.201607177。

氧化吲哚是天然產(chǎn)物和具有藥用價值小分子中常見的骨架之一(圖 1),因此備受化學(xué)家們的關(guān)注。

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圖 1 含有氧化吲哚骨架的天然產(chǎn)物和藥物分子

傳統(tǒng)的合成氧化吲哚的方法條件比較苛刻,如圖2所示:α-鹵代羧酸和苯胺的酰胺在AlCl3條件下,大于100 ℃的高溫下反應(yīng);或者需要額外的氧化劑或者比較昂貴的金屬催化劑,都不符合綠色化學(xué)的要求。因此,發(fā)展更加高效,條件更加溫和的氧化吲哚合成方法是有機化學(xué)家需要解決的一個問題。而本文就是發(fā)展了無過渡金屬、無氧化劑的合成氧化吲哚的方法。

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氮雜氧化的烯丙基陽離子(Azaoxyallylic cations)是一類非常重要活性中間體,在許多環(huán)化反應(yīng)和合成中都有應(yīng)用。該中間體如果被苯環(huán)捕獲,就可以用來構(gòu)建氧化吲哚骨架。

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首先,作者對反應(yīng)底物和條件進行了篩選,發(fā)現(xiàn)當酰胺氮上的取代基為OH時,KHCO3作堿,六氟異丙醇HFIP作溶劑,可以90%的高產(chǎn)率得到氧化吲哚骨架8,當?shù)蠟槠渌〈蛘哌x用其它堿時,要么不反應(yīng),要么產(chǎn)率降低。

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接著,作者對底物進行了擴展,當α-鹵代為溴代時,室溫反應(yīng)5小時,都能取得理想的結(jié)果,苯環(huán)上取代基為鹵素、氰基、酯基、羥基等都可以兼容,當苯環(huán)上取代基為三氟甲基或者酯基時,產(chǎn)率降低。當α-鹵代酸α-位帶有雙烷基取代時,反應(yīng)5小時,當為單取代時,需要12小時,當α-鹵代酸為氯代時,反應(yīng)時間也需要延長至12小時。

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作者還嘗試了從羥基苯胺和酰氯或者酰溴出發(fā),一鍋法先形成酰胺接著形成氧化吲哚,也取得了優(yōu)秀的結(jié)果。先把底物和堿混合在乙醚中反應(yīng),旋蒸掉乙醚,不用處理接著加入KHCO3和HFIP,再反應(yīng)5小時,就可以一鍋法高效合成氧化吲哚。操作簡便,產(chǎn)率優(yōu)良,非常高效。

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接著,作者也把該方法用于了孕激素受體拮抗劑的合成中,從羥基苯胺14和溴代酰溴15出發(fā),一鍋法合成氧化吲哚11f,接著和芳基硼酸化合物16發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到化合物17,除去氮上羥基保護基,就可以高效地完成目標分子5。

作者也根據(jù)實驗結(jié)果提出了反應(yīng)可能的機理:苯胺的酰胺底物7a失去溴化氫后形成氮雜氧化烯丙基陽離子中間體21,電子離域形成更穩(wěn)定的中間體22,4Π電環(huán)化關(guān)環(huán)得到目標產(chǎn)物8a。中間體22的形成也就可以說明為什么苯環(huán)上帶有給電子基比吸電子基如三氟甲基、酯基的底物產(chǎn)率高了,而六氟異丙醇溶劑則可以和22中的氧負形成氫鍵有利于反應(yīng)的進行。

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總結(jié)

廖學(xué)斌課題組報道了僅僅利用廉價的碳酸氫鉀作堿,六氟異丙醇作溶劑,在室溫下高效合成氧化吲哚結(jié)構(gòu)的反應(yīng),由于碳酸氫鉀的堿性非常弱,官能團兼容性非常高。同時,該反應(yīng)底物廉價易得,還可以通過一鍋法實現(xiàn),他們也將該方法應(yīng)用到孕激素受體拮抗劑的合成中。由于該反應(yīng)條件溫和,操作簡單,在制藥工業(yè)中將會有廣泛的應(yīng)用前景。

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