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CuI/L-Proline体系催化的碳碳键偶联反应及其在吲哚类化合物及药物(+)-Phenserine关键前体合成中的应用研究

陈宇  
【摘要】: Ullmann偶联反应是形成芳基C-C键的重要方法。它通过芳基卤化物在铜试剂催化下,受到碳负离子的亲核进攻而得到偶联产物。但是由于传统的Ullmann偶联反应常常需要在超过150℃的高温、强碱存在、以及在催化剂过量的条件下反应,且存在产物收率不高等缺点,在很长一段时期内,应用与研究都处在停顿阶段。在我们小组对Ullmann偶联反应10年来的研究中,发现了两大突破性的优化条件:1.以氨基酸做配体与CuI组成的催化体系能在很温和的条件下高效地促进各类Ullmann偶联反应的发生。2.在芳基卤原子的邻位引入酰胺基能极大地活化底物,Ullmann偶联反应甚至可以在室温下顺利进行。本论文即以此作为背景进行展开。 在本文第二章中我们以L-Proline做配体与CuI组成的催化体系,对邻位三氟乙酰胺基取代的芳基卤代物与活化的业甲基类化合物的C-C键偶联反应进行了研究。在室温下各类芳基碘代物或溴代物能与不同的活化业甲基类化合物顺利进行偶联,得到相应的C-C键偶联产物。最后我们讨论了这个反应可能的机理,推测了酰胺基所起的可能的活化作用。这一章为后面的研究工作起了重要的铺垫作用。 我们知道,到目前为止,在合成的成千上万个有机化合物中,只有少数的有机化合物具有生理活性,而在这些具有生理活性的有机化合物中,大多数含有杂环。因此,设计与合成具有生理活性的杂环化合物引起了合成化学家和药物学家的重视。在本文第三章中,我们利用前一章发展的,由L-Proline/CuI体系催化的Ullmann偶联反应所制备的C-C键偶联产物为中间体,在酸性条件下进行水解缩合从而进一步合成了2,3-二取代吲哚类化合物。这是一种新颖的高效实用的吲哚合成方法。经过研究,我们可以从邻三氟乙酰胺基芳基卤代物出发,通过串联的Ullmann芳基C-C键偶联反应,水解以及分子内缩合反应,简洁高效的一锅合成各类2,3-二取代吲哚类化合物。特别对于胺基对位带有吸电子基的底物,这个反应在DMSO/H_2O混合溶剂下,在室温就能真正实现一步完成。 此外,在本文的第四章中,我们改变了反应条件,利用C-C键偶联产物α-C-H具有高酸性这一特点,在碱作用下并且在无水环境下合成了另一类吲哚类化合物即:2-三氟甲基取代的吲哚。特别是这种方法可以直接以芳基卤代物为起始原料,在加热的条件下,其与β-酮酯的反应能高效地一步给出相应的2-三氟甲基取代吲哚。我们的合成方法具有原料易得、操作简便、反应条件温和、无须分离中间体、选择性好、收率高等优点。含有吸电子基团或含有供电子基团的芳基卤化物都能在温和的条件下和各种β-酮酯反应,克服了2-三氟甲基取代吲哚传统合成方法原料不易制备、步骤繁琐、选择性差、收率低等的缺点。 在本文的第五章中,我们对L-Proline/CuI催化的C-C键偶联反应进行了更深入的扩展,以此为基础对天然生物碱(+)-Phenserine的关键前体氧化吲哚醛进行了全合成研究。(+)-Phenserine是一类治疗阿尔茨海默病的药物,已经进入了临床3期试验。我们从间甲氧基邻三氟乙酰胺基碘苯出发,利用我们小组首创的不对称Ullmman碳碳键偶联反应,经历了8步反应,以10.8%的总收率得到了目标化合物。


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