Br?nsted酸性离子液体催化α-羟基丙酮和2-苯基吲哚反应合成苯并[a]咔唑（英文）

作者：李明浩; 吴丰田; 顾彦龙^*

来源：催化学报, 2019, 40(08): 1135-1150.

• 苯并[a]咔唑
• Br?nsted酸性离子液体
• α-羟基丙酮
• 2-苯基吲哚
• 串联反应

以生物质基平台化合物为原料合成含氧/氮杂环是实现生物质高值转化的重要途径.α-羟基丙酮可通过生物质分段热解获得,是一种重要的生物质平台化合物.尽管吡嗪,恶唑啉,呋喃,和喹喔啉等α-羟基丙酮衍生化杂环化合物已有报道,但将α-羟基丙酮转化为其它类型杂环仍具有很大的吸引力.苯并[a]咔唑化合物因其在医药和光学材料有广泛的应用而备受关注.在过去二十年里,开发出了许多合成苯并[a]咔唑的方法,其中从简单易得的2-苯基吲哚出发,构建苯并[a]咔唑的方法最具吸引力,但目前基于2-苯基吲哚合成苯并[a]咔唑的报道只有4例:(1) ln(OTf)3催化2-苯基吲哚和炔丙基醚的[4+2]反应;(2) Pd催化2-苯基吲哚与端炔氧化环化;(3) Rh(III)催化2-苯基吲哚与α-重氮羰基化合物串联环化;(4)BiCl3催化2-苯基吲哚与α-溴乙缩醛苯环化反应.考虑到苯并[a]咔唑化合物广泛的应用性,从简单易得的原料出发,发展新型的(例如非过渡金属催化)构建该类杂环的方法十分有必要.本文报道了Br?nsted酸性离子液体催化2-苯基吲哚和生物质基α-羟基丙酮的串联反应,构建了一系列苯并[a]咔唑化合物.首先通过对催化剂、溶剂和温度等参数的筛选,确定了最佳反应条件为1a (0.3 mmol), 2a (0.45 mmol), TfOH (10 mol%),4c(2.0equiv.), H2O(16.0equiv.),硝基乙烷(1.0m L), 95°C, 1 h.在标准条件下,给电子和拉电子基团取代的2-苯基吲哚都可以很好地参与反应,反应收率在70%–92%之间,相对富电子2-苯基吲哚,较贫的2-苯基吲哚反应活性更高, 2-呋喃或噻吩吲哚也可以顺利参与反应.在考察α-羟基丙酮同系物的反应活性时发现,α-羟基苯乙酮和α-羟基乙缩醛可以很好地参与反应,但在α-羟基苯丙酮的α位引入取代基时,目标产物不能有效生成.值得说明的是,在合成的苯并[a]咔唑化合物中, 3k具有抗白血病和抗肿瘤活性,另外反应中离子液体催化体系可以重复使用5次.

• 单位
  中国科学院; 羰基合成与选择氧化国家重点实验室; 华中科技大学