3-乙/芳酰乙酰基吲哚的水相合成

胡小宇 于海丰 王文举 姜思傲 刘奇 何洁

引用本文: 胡小宇, 于海丰, 王文举, 姜思傲, 刘奇, 何洁. 3-乙/芳酰乙酰基吲哚的水相合成[J]. 有机化学, 2019, 39(11): 3183-3189. doi: 10.6023/cjoc201904002 shu
Citation:  Hu Xiaoyu, Yu Haifeng, Wang Wenju, Jiang Siao, Liu Qi, He Jie. Synthesis of 3-Ethanoyl/Aroylacetylindoles in Water[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2019, 39(11): 3183-3189. doi: 10.6023/cjoc201904002 shu

3-乙/芳酰乙酰基吲哚的水相合成

    通讯作者: 于海丰, yuhf68105@sina.com; 王文举, wangwj3309@126.com
  • 基金项目:

    吉林省教育厅十三五计划科技(No.2016037)资助项目

摘要: 探讨了4-十二烷基苯磺酸(DBSA)催化的β-乙硫基-β-吲哚基-αβ-不饱和酮(1)的水相水解反应,实现了3-乙/芳酰乙酰基吲哚(2)的水相合成.研究表明,在回流和10 mol% DBSA存在下,1有效地发生水相水解反应,高产率合成产物2.

English

  • 3-乙/芳酰乙酰基吲哚是一类重要的吲哚衍生物, 它不仅是许多具有良好生物活性吲哚衍生物的重要核心结构[1~3], 而且也是进一步合成有重要生物活性吲哚衍生物的重要中间体[4, 5], 因此, 它的合成方法研究引起人们的极大兴趣.近二十年来, 发展了多种合成3-乙/芳酰乙酰基吲哚的方法, 主要包括吲哚的直接Friedel- Crafts酰基化反应[5, 6]、吲哚与双烯酮的加成反应[7]和吲哚与酯的碱性条件下的缩合反应[8, 9].最近, 我们研究组基于易制备的β-乙硫基-β-吲哚基-α, β-不饱和羰基化合物的酸性水解反应, 有效合成了3-吲哚基-3-氧代丙酸酯[10, 11]和3-乙/芳酰乙酰基吲哚[12].虽然这些方法都能有效合成3-乙/芳酰乙酰基吲哚衍生物, 但从绿色化学观点考虑, 它们都是在乙腈、四氢呋喃和二氯甲烷等有机溶剂中进行的反应, 大量有机溶剂的使用和排放能够导致环境污染和安全问题, 与绿色化学理念相悖.因此, 基于绿色化学理念, 发展绿色的3-乙/芳酰乙酰基吲哚衍生物的水相合成是非常必要的.文献调研可知, 现在还没有关于3-乙/芳酰乙酰基吲哚的水相合成研究.

    水相有机反应是绿色化学的重要研究内容之一, 因为水相有机反应具有操作简单、显著地减少有毒有害溶剂的使用和排放及环境友好等优点, 所以引起了许多有机合成化学家的广泛关注[13~19].近些年来, 我们研究组一直进行基于二硫缩烯酮及衍生物的水相反应研究, 已经成功实现了无气味的α-羰基二硫缩烯酮作代硫醇试剂与醛或酮的水相硫缩醛酮化反应[20]、二硫缩烯酮与醇的水相Friedel-Crafts烷基化反应[21]和二硫缩烯酮的水相水解反应[22].作为系列工作, 在实现了硫酸催化β-乙硫基-β-吲哚基-α, β-不饱和酮有机相水解, 有效合成3-乙/芳酰乙酰基吲哚的基础上[12], 我们最近系统研究了β-乙硫基-β-吲哚基-α, β-不饱和酮的水相水解反应, 成功实现绿色的3-乙/芳酰乙酰基吲哚的水相合成.

    β-乙硫基-β-吲哚基-α, β-不饱和酮(1)是具有多反应活性中心的合成有潜在生物活性吲哚衍生物的重要中间体, 它可以通过在酸性条件下由重要的合成中间体α-羰基二硫缩烯酮[23~26]与吲哚的选择性脱硫偶联反应制备[27, 28].

    在研究中, 以1a的水解反应为例, 进行反应条件优化.根据以前的工作[20~22], 选择4-十二烷基苯磺酸(DBSA)作为催化剂, 实验结果概括在表 1中.研究表明, DBSA的用量和反应温度对1a的水解反应有重要的影响.在回流条件下, 水中没有DBSA时, 1a不发生水解反应(表 1, Entry 1);当DBSA的量等于或大于10 mol%时, 水解反应有效发生, 高产率制得3-乙酰乙酰基吲哚(2a) (表 1, Entries 2~4), 而DBSA的量降低到7.5 mol%时, 反应效率明显降低(表 1, Entries 5, 6).当反应温度降低到90 ℃时, 即使延长反应时间, 产物2a的产率明显降低(表 1, Entries 7, 8).根据上述结果, β-乙硫基-β-吲哚基-α, β-不饱和酮水相水解的最佳反应条件为: 10 mol% DBSA为催化剂, 回流.

    表 1

    表 1  反应条件优化a
    Table 1.  Screening of reaction conditions
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    Entry DBSA/mol% T/℃ Time/h Yieldb/%
    1 0 Reflux 20 0
    2 20 Reflux 6 95
    3 15 Reflux 8 94
    4 10 Reflux 9 95
    5 7.5 Reflux 15 90
    6 7.5 Reflux 20 92
    7 10 90 9 88
    8 10 90 17 92
    a Reaction conditions: 1a (0.5 mmol), H2O solvent (1 mL); b Isolated yield.

    表 2所示, 在最佳反应条件下, β-乙硫基-β-吲哚基-α, β-不饱和酮(1)的水相水解反应能有效进行, 高产率制得1-吲哚基-1, 3-丁二酮2a~2j和3-苯基-1-吲哚基- 1, 3-丙二酮2k~2p.反应物1中吲哚环的5, 6, 7位和芳环上的供电子或吸电子取代基对水解反应没有明显的影响, 然而吲哚环的2位的取代基, 由于空间位阻的作用, 对水解反应影响较大, 需要过量的DBSA和较长的反应时间(例如, 2g2k的制备).从1H NMR和IR谱图可知, 制得的2是烯醇式和酮式的混合物, 烯醇式异构体是主要的. 2的烯醇式可有2A2B两种形式(图 1), 在研究中, 我们对产物2的稳定烯醇式结构进行探讨.

    表 2

    表 2  2的水相合成a
    Table 2.  Synthesis of 2 in water
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    图 1

    图 1.  烯醇式结构2
    Figure 1.  Proposed enol structures of 2

    王群等[29]采用密度泛函理论方法对苯甲酰丙酮异构化为两种不同烯醇产物的反应机理进行了详细的探究.通过对键长的变化和能量的分析, 发现苯甲酰丙酮的烯醇式的最稳定结构是离苯环远的羰基形成的烯醇式.在研究中, 我们分别以2h2l的烯醇式构筑模型(图 2), 采用密度泛函理论方法计算, 在M06-2x/6- 311G*水平下计算了它们的单点能和体系自由能, 从而确定2的烯醇式的稳定结构, 计算结果整理于表 3中.从表 3可知, 2hB的单点能量略小于2hA, 2lB的单点能量小于2lA, 因此两类具有烯醇式结构的分子中, 2hB2lB更稳定.为了更精确地判断同分异构体结构的稳定性, 我们又进行了它们的自由能的计算, 结果显示与单点能结论相一致, 2hB2lB的自由能分别比相应的小, 更稳定.因此, 根据密度泛函理论方法计算的结果, 产物2的烯醇式最稳定结构是2B.

    图 2

    图 2.  在B3LYP-D3/6-31G*水平下优化得到的2hA~2lB分子的几何结构
    Figure 2.  Optimized geometric structures of the 2hA~2lB based on B3LYP-D3/6-31G * level

    表 3

    表 3  在M06-2x/6-311G*水平下计算的2hA~2lB分子的能量
    Table 3.  Calculated energies of 2hA~2lB based on M06-2x/6- 311G* level
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    Item Single-point energy/eV Free energy/Hartree
    2hA -19273.19 -708.09621
    2hB -19273.28 -708.09695
    2lA -24489.64 -899.74782
    2lB -24489.69 -899.75220

    (1)

    2a的合成为例, 进行该合成方法的扩展性实验(Eq. 1)和水循环实验(表 4).研究表明, 在最佳反应条件在水循环实验中, 发现水循环使用两次时, 反应效率变化不大, 产物2a的产率仍然能达到92%以上.进一步实验时, 反应效率明显降低, 不仅近反应时间延长, 而且2a的产率显著降低.

    表 4

    表 4  水循环实验
    Table 4.  Cycle experiment of water
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    Run t/h Yield/%
    1 10 94
    2 13 92
    3 20 83
    4 30 70

    首次实现了基于DBSA催化的β-乙硫基-β-吲哚基- α, β-不饱和酮(1)水相水解反应的3-乙/芳酰乙酰基吲哚(2)的水相合成.该方法不仅产物产率高, 后处理简单, 而且显著减少了有毒有害的有机溶剂的使用和排放, 契合绿色化学理念, 对环境保护有重要意义.

    XRC-1显微熔点测定仪(温度计未经校正); Unity-600或400核磁共振仪(CDCl3溶剂, TMS为内标); AB-SCIEX Triple TOF 4600高分辨质谱仪(ESI-MS/ MS); Tensor27型傅立叶变换红外光谱仪; 所用试剂均为分析纯. β-乙硫基-β-吲哚基-α, β-不饱和酮(1)按文献[27, 28]报道的方法制备.

    2a的合成为例, 在20 mL反应管中加入1 (0.5 mmol, 122.5 mg)和1 mL浓度为0.05 mol/L的DBSA水溶液.回流9 h, 薄层色谱(TLC)检测底物消失后, 停止加热, 冷却到室温, 析出晶体后, 减压抽滤, 水洗和干燥得到白色晶体2a (95.5 mg), 产率95%.用相同方法合成2b~2p.

    1-[3-(1H-吲哚基)]-1, 3-丁二酮(2a):白色固体. m.p. 132~133 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2a: 9.01 (br, 1H), 8.39 (t, J=8.2 Hz, 1H), 7.85 (s, 1H), 7.32~7.28 (m, 3H), 6.02 (s, 1H), 2.14 (s, 3H); For keto-2a: 9.19 (br, 1H), 8.27 (t, J=8.2 Hz, 1H), 7.82 (s, 1H), 7.42~7.40 (m, 3H), 3.98 (s, 2H), 2.32 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2a: 187.0, 184.8, 136.7, 133.3, 129.6, 124.2, 123.6, 122.4, 121.9, 111.9, 97.1, 24.4; For keto-2a: 203.7, 188.1, 136.5, 125.5, 125.2, 123.8, 123.2, 122.8, 122.4, 111.7, 57.1, 30.5; IR (KBr) ν: 3261, 3122, 2973, 2948, 2859. 1739, 1632, 1580, 1426, 1376, 1237 cm-1; HRMS cacld for C12H12NO2 [M+H]+ 202.0863, found 202.0868..

    1-[3-(5-甲基-1H-吲哚基)]-1, 3-丁二酮(2b):白色固体. m.p. 223~224 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2b: 8.78 (br, 1H), 8.19 (s, 1H), 7.79 (d, J=2.2 Hz, 1H), 7.29 (t, J=7.6 Hz, 2H), 6.00 (s, 1H), 2.47 (s, 3H), 2.14 (s, 3H); For keto-2b: 8.92 (br, 1H), 8.07 (s, 1H), 7.83 (d, J=2.2 Hz, 1H), 7.11 (t, J=8.1 Hz, 2H), 3.97 (s, 2H), 2.49 (s, 3H), 2.32 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2b: 186.2, 185.2, 133.1, 129.5, 125.7, 125.1, 122.0, 122.4, 121.6, 111.3, 96.9, 24.1, 21.6; For keto-2b: 203.5, 187.9, 134.9, 134.7, 132.9, 125.6, 125.4, 125.3, 122.0, 111.1, 57.1, 30.3, 21.6; IR (KBr) ν: 3420, 3148, 3046, 2921, 2846, 1711, 1624, 1557, 1435, 1301, 1240 cm-1; HRMS cacld for C13H14NO2 [M+H]+ 216.1019, found 216.1010.

    1-[3-(6-甲基-1H-吲哚基)]-1, 3-丁二酮(2c):白色固体. m.p. 133~134 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2c: 8.77 (br, 1H), 8.12 (d, J=8.1 Hz, 1H), 7.75 (s, 1H), 7.19 (s, 1H), 7.12 (d, J=8.5 Hz, 1H), 6.00 (s, 1H), 2.46 (s, 3H), 2.13 (s, 3H); For keto-2c: 8.93 (br, 1H), 8.22 (d, J=8.0 Hz, 1H), 7.77 (s, 1H), 7.17 (s, 1H), 7.14 (d, J=8.5 Hz, 1H), 3.96 (s, 2H), 2.45 (s, 3H), 2.32 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2c: 186.9, 184.8, 133.6, 132.8, 129.1, 124.9, 124.2, 121.9, 121.5, 111.7, 97.0, 24.4, 21.7; For keto-2c: 203.7, 188.0, 137.1, 137.0, 134.3, 123.2, 123.0, 117.8, 114.9, 111.6, 57.1, 30.5, 21.7; IR (KBr) ν: 3395, 3118, 2964, 2923, 2857, 1707, 1594, 1530, 1442, 1339, 1242 cm-1; HRMS cacld for C13H14NO2 [M+H]+ 216.1019, found 216.1025.

    1-[3-(7-甲基-1H-吲哚基)]-1, 3-丁二酮(2d):白色固体. m.p. 143~144 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2d: 8.86 (br, 1H), 8.09 (d, J=8.0 Hz, 1H), 7.81 (s, 1H), 7.23~7.20 (m, 2H), 6.03 (s, 1H), 2.50 (s, 3H), 2.14 (s, 3H); For keto-2d: 9.03 (br, 1H), 8.20 (d, J=7.9 Hz, 1H), 7.84 (s, 1H), 7.10~7.08 (m, 2H), 3.97 (s, 2H), 2.49 (s, 3H), 2.32 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2d: 187.2, 184.7, 136.3, 133.0, 129.7, 124.8, 124.2, 122.6, 119.5, 115.4, 97.1, 24.3, 16.6; For keto-2d: 203.7, 188.1, 136.1, 125.1, 124.2, 123.4, 121.1, 121.0, 119.9, 118.1, 57.2, 30.5, 16.6; IR (KBr) ν: 3206, 3114, 3056, 2928, 2876, 1724, 1623, 1594, 1527, 1438, 1300, 1244 cm-1; HRMS Cacld for C13H14NO2 [M+H]+ 216.1019, found 216.1022.

    1-[3-(5-甲氧基-1H-吲哚基)]-1, 3-丁二酮(2e):白色固体. m.p. 123~124 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2e: 8.93 (br, 1H), 7.80 (s, 1H), 7.76 (d, J=2.7 Hz, 1H), 7.27 (t, J=7.2 Hz, 1H), 6.92 (d, J=8.8 Hz, 1H), 5.95 (s, 1H), 3.86 (s, 3H), 2.11 (s, 3H); For keto-2e: 9.10 (br, 1H), 7.87 (s, 1H), 7.80 (d, J=2.2 Hz, 1H), 7.29 (t, J=8.1 Hz, 1H), 6.92 (d, J=8.8 Hz, 1H), 3.96 (s, 2H), 3.89 (s, 3H), 2.33 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2e: 186.1, 185.1, 156.1, 131.3, 129.8, 126.2, 115.0, 114.0, 112.5, 103.5, 96.8, 55.8, 23.8; For keto-2e: 203.7, 188.1, 156.7, 133.4, 131.5, 126.3, 117.6, 114.8, 112.5, 103.7, 56.9, 55.9, 30.5; IR (KBr) ν: 3249, 3128, 2960, 2924, 2837, 1716, 1635, 1541, 1457, 1338, 1266 cm-1; HRMS cacld for C13H14NO3 [M+H]+ 232.0968, found 232.0960.

    1-[3-(5-溴-1H-吲哚基)]-1, 3-丁二酮(2f):白色固体. m.p. 166~167 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2f: 8.72 (br, 1H), 8.45 (s, 1H), 7.82 (s, 1H), 7.39 (t, J=8.3 Hz, 1H), 7.28 (d, J=8.8 Hz, 1H), 5.97 (s, 1H), 2.15 (s, 3H); For keto-2f: 8.84 (br, 1H), 8.56 (s, 1H), 7.90 (s, 1H), 7.39 (t, J=8.4 Hz, 1H), 7.29 (d, J=8.8 Hz, 1H), 3.98 (s, 2H), 2.33 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2f: 186.7, 184.5, 135.1, 129.8, 126.9, 126.6, 124.7, 117.3, 114.9, 113.0, 96.9, 24.2; For keto-2f: 203.1, 187.5, 134.9, 127.3, 127.0, 125.1, 116.8, 115.9, 112.9, 112.7, 57.2, 30.4; IR (KBr) ν: 3421, 3220, 2925, 2857, 1716, 1634, 1541, 1456, 1324, 1233 cm-1; HRMS cacld for C12H11BrNO2 [M+H]+ 279.9968, found 279.9970.

    1-[3-(2-甲基-1H-吲哚基)]-1, 3-丁二酮(2g):白色固体, m.p. 163~164 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2g: 8.56 (br, 1H), 7.96 (d, J=7.6 Hz, 1H), 7.24~7.19 (m, 3H), 6.06 (s, 1H), 2.71 (s, 3H), 2.18 (s, 3H); For keto-2g: 8.78 (br, 1H), 7.78 (d, J=7.8 Hz, 1H), 7.32~7.30 (m, 3H), 4.11 (s, 2H), 2.71 (s, 3H), 2.35 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2g: 190.6, 183.6, 141.8, 135.0, 126.4, 122.5, 121.8, 120.5, 111.1, 111.8, 98.7, 25.4, 15.1; For keto-2g: 204.1, 190.4, 145.0, 134.5, 126.4, 122.8, 122.5, 120.4, 114.1, 110.1 58.1, 30.8, 15.6; IR (KBr) ν: 3210, 3187, 2975, 2938, 2854, 1734, 1613, 1543, 1487, 1361, 1220 cm-1; HRMS cacld for C13H14NO2 [M+H]+ 216.1019, found 216.1017.

    1-[3-(1-甲基吲哚基)]-1, 3-丁二酮(2h):白色固体. m.p. 105~106 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2h: 8.37 (d, J=7.8 Hz, 1H), 7.72 (s, 1H), 7.36~7.29 (m, 3H), 5.99 (s, 1H), 3.84 (s, 3H), 2.12 (s, 3H); For keto- 2h: 8.25 (d, J=7.4 Hz, 1H), 7.78 (s, 1H), 7.36~7.29 (m, 3H), 3.95 (s, 2H), 3.85 (s, 3H), 2.32 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2h: 186.5, 184.4, 137.8, 133.7, 126.1, 123.9, 123.2, 122.7, 122.3, 110.0, 96.9, 33.8, 24.3; For keto-2h: 203.5, 187.0, 137.6, 137.2, 126.4, 123.2, 122.1, 116.2, 113.4, 109.9, 57.7, 33.7, 30.2; IR (KBr) ν: 3423, 3117, 3056, 2926, 2857, 1735, 1636, 1540, 1472, 1367, 1234 cm-1; HRMS cacld for C13H14NO2 [M+H]+ 216.1019, found 216.1025.

    1-[3-(1-乙基吲哚基)]-1, 3-丁二酮(2i):白色固体. m.p. 156~157 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2i: 8.26~8.24 (m, 1H), 7.76 (s, 1H), 7.30~7.27 (m, 3H), 5.99 (s, 1H), 4.19~4.14 (m, 2H), 2.11 (s, 3H), 1.50 (t, J=7.5 Hz, 3H); For keto-2i: 8.38~8.36 (m, 1H), 7.81 (s, 1H), 7.36~7.34 (m, 3H), 4.19~4.14 (m, 2H), 3.94 (s, 2H), 2.30 (s, 3H), 1.50 (t, J=7.5 Hz, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2i: 186.2, 184.4, 136.6, 132.0, 126.1, 122.9, 122.1, 122.0, 113.2, 110.0, 96.6, 41.6, 24.1, 15.0; For keto-2i: 203.4, 187.1, 136.6, 135.4, 126.4, 123.6, 122.9, 122.5, 116.2, 109.8, 57.2, 41.8, 30.1, 15.0; IR (KBr) ν: 3444, 3106, 2948, 2924, 2855, 1736, 1642, 1531, 1468, 1388, 1230 cm-1; HRMS cacld for C14H16NO2 [M+H]+ 230.1176, found 230.1170.

    1-[3-(1-苯甲基吲哚基)]-1, 3-丁二酮(2j):白色固体. m.p. 84~85 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2j: 8.28 (d, J=7.8 Hz, 1H), 7.74 (s, 1H), 7.33~7.23 (m, 7H), 7.13 (s, 2H), 5.97 (s, 1H), 5.30 (s, 2H), 2.10 (s, 3H); For keto-2j: 8.39 (d, J=7.8 Hz, 1H), 7.80 (s, 1H), 7.33~7.23 (m, 8H), 7.12 (s, 2H), 5.31 (s, 2H), 3.93 (s, 2H), 2.30 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2j δ: 186.4, 184.4, 137.2, 136.3, 135.7, 129.0 (2C), 128.2, 127.0 (2C), 126.2, 123.3, 122.3, 122.1, 113.9, 110.4, 96.8, 50.7, 24.1; For keto-2j: 203.2, 187.3, 137.1, 135.4, 132.9, 129.0 (2C), 128.3, 126.9 (2C), 126.4, 123.9, 123.1, 122.6, 115.7, 110.3, 57.1, 50.9, 30.2; IR (KBr) ν: 3414, 3113, 3057, 2967, 2930, 2856, 1716, 1634, 1527, 1468, 1387, 1246 cm-1; HRMS cacld for C19H18NO2 [M+H]+ 292.1332, found 292.1334.

    1-[3-(2-甲基-1H-吲哚基)]-3-苯基-1, 3-丙二酮(2k):黄色固体. m.p. 188~189 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2k: 8.52 (br, 1H), 8.05 (d, J=7.9 Hz, 1H), 7.97 (d, J=7.5 Hz, 2H), 7.52 (t, J=7.4 Hz, 1H), 7.48 (t, J=7.4 Hz, 2H), 7.32 (d, J=7.8 Hz, 1H), 7.25 (t, J=8.8 Hz, 1H), 7.22 (t, J=7.7 Hz, 1H), 6.75 (s, 1H), 2.77 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2k: 185.4, 183.1, 142.1, 136.1, 135.0, 131.7, 128.6 (2 C), 126.8 (2C), 126.4, 122.6, 121.9, 120.5, 111.2, 111.0, 95.7, 15.2; IR (KBr) ν: 3419, 3225, 3120, 2980, 2830, 1773, 1734, 1598, 1540, 1456, 1361, 1275, 1242 cm-1; HRMS cacld for C18H16NO2 [M+H]+ 278.1176; found 278.1280.

    1-[3-(1-甲基-1H-吲哚基)]-3-苯基-1, 3-丙二酮(2l):黄色固体. m.p. 106~107 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2l: 8.36~8.33 (m, 1H), 7.95 (d, J=7.2 Hz, 2H), 7.82 (s, 1H), 7.50 (t, J=7.0 Hz, 1H), 7.46 (t, J=7.0 Hz, 3H), 7.36~7.33 (m, 3H), 6.65 (s, 1H), 3.85 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2l: 185.8, 179.9, 137.8, 135.7, 134.0, 131.6, 128.6 (2 C), 126.7 (2 C), 126.1, 123.3, 122.5, 122.2, 114.2, 110.1, 93.7, 33.7; IR (KBr) ν: 3162, 3115, 2923, 2856, 1717, 1683, 1647, 1541, 1521, 1456, 1420, 1339, 1262, 1239 cm-1; HRMS cacld for C18H16NO2 [M+H]+ 278.1176, found 278.1176.

    1-(4-甲氧基苯基)-3-[3-(1-甲基-1H-吲哚基)]-1, 3-丙二酮(2m):黄色固体. m.p. 145~146 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2m: 8.33 (d, J=8.5 Hz, 1H), 7.90 (d, J=8.6 Hz, 2H), 7.77 (s, 1H), 7.30~7.28 (m, 3H), 6.92 (d, J=8.6 Hz, 2H), 6.55 (s, 1H), 3.83 (s, 3H), 3.76 (s, 3H); For keto-2m: 8.34 (d, J=7.5 Hz, 1H), 8.08 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.91 (s, 1H), 7.26~7.24 (m, 3H), 6.88 (d, J=8.8 Hz, 2H), 4.38 (s, 2H), 3.80 (s, 3H), 3.77 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2m: 184.5, 180.5, 162.4, 137.6, 133.6, 128.5 (2C), 128.0, 125.9, 123.0, 122.1, 122.0, 113.8 (2C), 109.9, 109.6, 92.5, 55.9, 33.4; For keto-2m: 193.2, 187.3, 163.8, 137.6, 133.6, 131.7 (2C), 129.5, 126.4, 123.5, 122.8, 122.1, 116.0, 113.7 (2C), 109.6, 55.4, 53.0, 33.5. IR (KBr) ν: 3432, 3054, 3024, 2972, 2935, 2840, 1792, 1683, 1653, 1599, 1558, 1465, 1368, 1259 cm-1; HRMS cacld for C19H18NO3 [M+H]+ 308.1281, found 308.1286.

    1-(4-溴苯基)-3-[3-(1-甲基-1H-吲哚基)]-1, 3-丙二酮(2n):黄色固体. m.p. 165~166 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2n: 8.30 (d, J=8.2 Hz, 1H), 7.74 (d, J=8.4 Hz, 2H), 7.72 (s, 1H), 7.54 (d, J=8.3 Hz, 2H), 7.31~7.27 (m, 3H), 6.52 (s, 1H), 3.78 (s, 3H); For keto-2n: 8.31 (d, J=8.2 Hz, 1H), 8.08 (d, J=8.4 Hz, 2H), 7.88 (s, 1H), 7.56 (d, J=8.6 Hz, 2H), 7.31~7.27 (m, 3H), 4.40 (s, 2H), 3.79 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2n: 185.9, 178.4, 137.7, 134.5, 134.2, 131.8 (2C), 128.1 (2C), 126.1, 126.0, 123.4, 122.5, 122.2, 114.0, 110.1, 93.4, 33.6; For keto-2n: 193.9, 186.7, 137.5, 135.1, 134.2, 132.0 (2C), 130.9 (2C), 129.0, 126.4, 123.8, 123.1, 122.5, 116.0, 109.8, 53.3, 33.7; IR (KBr) ν: 3400, 3107, 3069, 2948, 2911, 2880, 1782, 1607, 1560, 1523, 1465, 1359, 1222 cm-1; HRMS cacld for C18H15BrNO2 [M+H]+ 356.0281, found 356.0289.

    1-[3-(1-甲基-1H-吲哚基)]-3-(2-萘基)-1, 3-丙二酮(2o):黄色粘稠液体. 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2o: 8.53 (d, J=8.4 Hz, 1H), 7.74 (d, J=8.4 Hz, 2H), 8.31 (t, J=8.2 Hz, 1H), 7.92 (d, J=8.1 Hz, 1H), 7.88 (d, J=8.0 Hz, 1H), 7.73 (s, 1H), 7.56 (t, J=7.1 Hz, 1H), 7.53~7.49 (m, 2H), 7.33~7.30 (m, 3H), 6.45 (s, 1H), 3.79 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2o: 185.1, 183.8, 137.7, 134.9, 134.1, 133.8, 130.8, 130.3, 128.4, 126.9, 126.5, 126.2, 125.7, 124.9, 123.3 122.9, 122.4, 122.1, 113.7, 110.0, 98.2, 33.5; IR (KBr) ν: 3393, 3117, 3052, 2926, 2847, 1724, 1644, 1540, 1466, 1364, 1221 cm-1; HRMS cacld for C22H18NO2 [M+H]+ 328.1332, found 328.1337.

    1-[3-(1-甲基-1H-吲哚基)]-3-(2-噻吩基)-1, 3-丙二酮(2p):黄色固体. m.p. 108~109 ℃; 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: For enol-2p: 8.23 (t, J=8.2 Hz, 1H), 7.75 (s, 1H), 7.72 (d, J=3.2 Hz, 1H), 7.53 (d, J=4.7 Hz, 1H), 7.32~7.30 (m, 2H), 7.29 (s, 1H), 7.13~7.10 (m, 1H), 6.5 (s, 1H), 3.81 (s, 3H); For keto-2p: 8.34 (t, J=8.1 Hz, 1H), 8.01 (d, J=3.4 Hz, 1H), 7.96 (s, 1H), 7.63 (d, J=3.2 Hz, 1H), 7.32~7.30 (m, 2H), 7.29 (s, 1H), 7.13~7.10 (m, 1H), 4.37 (s, 2H), 3.80 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ: For enol-2p: 181.5, 178.2, 141.9, 137.8, 134.9 (2C), 130.7, 128.8, 125.7, 123.1, 122.2, 121.8, 112.5, 110.1, 92.7, 33.5; For keto-2p: 187.2, 186.3, 143.7, 137.7, 137.4, 133.6, 128.5, 128.1, 126.4, 123.7, 122.9, 122.5, 115.9, 109.7, 54.4, 33.6; IR (KBr) ν: 3420, 3111, 3053, 2936, 2889, 1792, 1627, 1533, 1469, 1369, 1230 cm-1; HRMS cacld for C16H14NO2S [M+H]+ 284.0740, found 284.0745.

    Supporting Information   化合物21H NMR和13C NMR.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-jour-nal.cn/)上下载.


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  • 图 1  烯醇式结构2

    Figure 1  Proposed enol structures of 2

    图 2  在B3LYP-D3/6-31G*水平下优化得到的2hA~2lB分子的几何结构

    Figure 2  Optimized geometric structures of the 2hA~2lB based on B3LYP-D3/6-31G * level

    表 1  反应条件优化a

    Table 1.  Screening of reaction conditions

    Entry DBSA/mol% T/℃ Time/h Yieldb/%
    1 0 Reflux 20 0
    2 20 Reflux 6 95
    3 15 Reflux 8 94
    4 10 Reflux 9 95
    5 7.5 Reflux 15 90
    6 7.5 Reflux 20 92
    7 10 90 9 88
    8 10 90 17 92
    a Reaction conditions: 1a (0.5 mmol), H2O solvent (1 mL); b Isolated yield.
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    表 2  2的水相合成a

    Table 2.  Synthesis of 2 in water

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    表 3  在M06-2x/6-311G*水平下计算的2hA~2lB分子的能量

    Table 3.  Calculated energies of 2hA~2lB based on M06-2x/6- 311G* level

    Item Single-point energy/eV Free energy/Hartree
    2hA -19273.19 -708.09621
    2hB -19273.28 -708.09695
    2lA -24489.64 -899.74782
    2lB -24489.69 -899.75220
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    表 4  水循环实验

    Table 4.  Cycle experiment of water

    Run t/h Yield/%
    1 10 94
    2 13 92
    3 20 83
    4 30 70
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  • 发布日期:  2019-11-25
  • 收稿日期:  2019-04-03
  • 修回日期:  2019-06-18
  • 网络出版日期:  2019-11-09
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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