铜催化非活化烯烃烷基化合成3-烷基吲哚啉的方法技术

本发明专利技术提供一种铜催化非活化烯烃烷基化合成3‑烷基吲哚啉的方法，该方法，使用卤化铜和DTBP形成的复合催化剂让简单烷烃与N‑烯丙基苯胺衍生物发生exo选择性烷基化/环化级联反应得到2‑位未取代3‑烷基吲哚啉，方法简单，底物适应性广，工艺可操作性强。

【技术实现步骤摘要】
铜催化非活化烯烃烷基化合成3-烷基吲哚啉的方法
本专利技术属于有机合成
，具体涉及一种铜催化非活化烯烃烷基化合成3-烷基吲哚啉的方法。
技术介绍
烷烃是石油、天然气和煤炭等化石燃料的主要成分，也是石油化工产业的一级产品。因此，将该大宗化学品转化为更有价值的化合物是未来可持续化学的核心任务之一。C-H键直接官能团化是具有原子和步骤经济性的理想反应，该领域中，由于极弱的酸性和较高的离解能，惰性的烷烃C-H键直接官能团化反应一直是一个巨大挑战。吲哚啉是非常重要的含氮杂环化合物，在染料工业、香料、有机中间体合成、医药、农药合成方面有着巨大的应用。由于以吲哚啉为母核结构化合物多样的生物活性和临床应用，反过来又要求科学家合成更多结构多样的吲哚啉衍生物作为药物先导分子。利用C-H键官能团化反应直接从廉价的简单烷烃合成高价值的烷基吲哚啉极具吸引力，然而简单烷烃与非活化烯烃反应得到烷基吲哚啉等高价值化合物的报道非常少，这可能是反应的极性不匹配问题所导致。未活化的烷基具有弱亲核性，它们倾向于与缺电子物种发生反应，而简单烷烃与非活化烯烃(亲核体)在缺乏合适催化剂的条件下的脱氢偶联反应很难发生。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种铜催化非活化烯烃烷基化合成3-烷基吲哚啉的方法，该方法直接使用简单烷烃与N-烯丙基苯胺衍生物在铜催化作用下发生exo选择性烷基化/环化级联反应得到2-位未取代3-烷基吲哚啉，方法简单，底物适应性广，工艺可操作性强。本专利技术的目的是这样实现的：一种铜催化非活化烯烃烷基化合成3-烷基吲哚啉的方法，其特征在于，反应路线如下：其中：A为C或N；R1是氢、卤素、C1-6烷基或苯基；R2是氢或C1-6烷基；R3是COR4或SO2R5；R4是C1-17烷基或-O-C1-6烷基；R5是C1-6烷基、N,N-二甲基或R6是氢、卤素、羟基、C1-6烷基或-O-C1-6烷基；所述催化剂包含催化剂1和催化剂2，所述催化剂1选自卤化铜，所述催化剂2选自DTBP。本文所用的术语“卤素”是指氟、氯、溴或碘。本文所用的术语“C1-6烷基”是指具有1-6个碳原子的饱和的直链或支链烃基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基等，优选甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基或异丁基。本文所用的术语“C1-17烷基”是指具有1-17个碳原子的饱和的直链或支链烃基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、n-C7H15、n-C9H19、n-C11H23、n-C17H35。本专利技术所用的术语“-O-C1-6烷基”，是指具有1-6个碳原子的饱和的直链或支链烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、叔丁氧基等。本专利技术所用的术语“alkyl”为烷基，优选C1-17烷基或环烷基。本专利技术所用的术语“卤化铜”优选氯化铜、溴化铜或碘化铜，更优选碘化铜。进一步，本专利技术碘化铜的用量为5-10mol％。本专利技术DTBP用量为3-3.5当量。本专利技术反应温度优选140℃～160℃。进一步，本专利技术中R1选自氢、甲基、氯、溴或苯基；R2选自氢或甲基；R3是COR4或SO2R5；R4选自甲基、乙基、n-C7H15、n-C9H19、n-C11H23、n-C17H35、t-Bu或叔丁氧基；R5选自甲基、乙基、N,N-二甲基；alkyl选自环戊基、环己基、环庚基、环己基。本文式I化合物和式II化合物中中，R1可以独立的为邻位、间位或对位，可以邻位、间位或/和对位同时取代，也可以单独取代；R6可以独立的为邻位、间位或对位，可以邻位、间位或/和对位同时取代，也可以单独取代。本专利技术式II化合物选自2a1-4e化合物，具体如下表1。表12a1-4c化合物有益效果不意图为任何理论所束缚，认为尽管利用简单烷烃与非活化烯烃反应合成高价值的烷基吲哚啉极具吸引力，然而未活化的烷基具有弱亲核性，它们倾向于与缺电子物种发生反应，简单烷烃与非活化烯烃在缺乏合适催化剂的条件下脱氢偶联反应很难发生。本专利技术人进行了N-烯丙基苯胺衍生物与简单烷烃的烷基化/环合反应的实验，并且出人意料地发现，使用卤化铜和DTBP形成的复合催化剂可以让简单烷烃与N-烯丙基苯胺衍生物发生exo选择性烷基化/环化级联反应得到2-位未取代3-烷基吲哚啉，而且方法简单，底物适应性广，工艺可操作性强。具体实施方式为了使本专利技术的目的和技术方案更加清楚，下面对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。要说明的是：以下实施例只用于对本专利技术进行进一步的说明，而不能理解为对本专利技术保护范围的限制。本领域的技术人员根据本专利技术的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本专利技术的保护范围。本专利技术原料式I化合物可以参照文献参照文献(文献1：D.Liang,Q.Dong,P.Xu,Y.Dong,W.Li,Y.Ma,J.Org.Chem.2018,83,11978-11986.；文献2:S.O'Sullivan,E.Doni,T.Tuttle,J.A.Murphy.Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,474–478；Angew.Chem.2014,126,484–488；文献3:Z.Wu,S.Li,H.Xu.Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,14070–14074；Angew.Chem.2018,130,14266–14270.；文献4：CN201811634880.2)制备得到。实施例1N-烯丙基苯胺衍生物烷基化合成烷基吲哚啉(以2a1的合成为例)，反应路线如下：操作步骤：向装有磁力搅拌子的Schlenk管中依次加入N-烯丙基胺衍生物1a1(57mg，0.3mmol)、DTBP(154mg，1.05mmol)、CuI(3mg，0.015mmol)和环己烷(3.0mL)。该混合液在140℃密闭加热搅拌6h，然后用饱和Na2S2O3水溶液(2mL)和水(10.0mL)淬灭。混合液再用二氯甲烷(10.0mL)萃取3次，合并有机相。使用旋转蒸发仪蒸除有机溶剂，得到的残余物使用300-400目硅胶作为固定相、石油醚和乙酸乙酯作为洗脱剂进行柱层析，得到3-烷基吲哚啉产物2a1。参照上述实施例1，考察催化剂、温度对反应的影响，具体情况见表1。表1考察催化剂、温度对反应的影响[a][a]反应条件：1a1(0.3mmol)，环己烷(3.0mL)，140℃，6h。[b]5.0-6.0mol/L的癸烷溶液。专利技术人从N-(2-甲基烯丙基)乙酰苯胺1a1的烷基化/环化反应开始本研究(表1)。令人满意的是，1a1在10mol％CuI和3.5当量二叔丁基过氧化物(DTBP)的存在下与140℃的环己烷发生反应，以81％的产率生成3-(环己甲基)吲哚啉2a1(序号1)。对照实验表明，不使用铜催化剂时产率较低(序号2)。CuBr(序号3)和CuCl(序号4)也是可用的催化剂，而使用Cu(OAc)2(序号5)、MnCl2(序号8)、CoCl2(序号9)或四丁基碘化铵(TBAI，序号10)时则基本没有观察到有益效果。使用FeCl3(序号6)或AgNO3(序号7)时，产率低于亚铜催化的反应。接下来，专利技术人对比DTBP测试了一系列氧化剂。使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜催化非活化烯烃烷基化合成3‑烷基吲哚啉的方法，其特征在于，反应路线如下：

【技术特征摘要】
1.一种铜催化非活化烯烃烷基化合成3-烷基吲哚啉的方法，其特征在于，反应路线如下：其中：A为C或N；R1是氢、卤素、C1-6烷基或苯基；R2是氢或C1-6烷基；R3是COR4或SO2R5；R4是C1-17烷基或-O-C1-6烷基；R5是C1-6烷基、N,N-二甲基或R6是氢、卤素、羟基、C1-6烷基或-O-C1-6烷基；所述催化剂包含催化剂1和催化剂2，所述催化剂1选自卤化铜，所述催化剂2选自DTBP。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述催化剂包含卤化铜和DTBP，所述卤化铜选自氯化铜、溴化铜或碘化铜。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述卤化铜选自碘化铜。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述碘化铜的用量为5-10mol％。5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于：所述DTBP用量为3-3.5当量。6.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于：反应温度为140℃～160℃。7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于：所述卤素是指氟、氯、溴或碘；所述C1-6烷基是指具有1-6个碳原子的饱和的直链或支链烃基；所述C1-17烷基是指具有1-17个碳原子的饱和的直链或支链烃基；所述-O-C1-6烷基是指具有1-6个碳原子的饱和的直链或支链烷氧基。8.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于：所述C1-6烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基或异己基；所述C1-17烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、n-C7H15、n-C9H19、n-C11H23或n-C17H35；所述-O-C1-6烷基选自甲氧基、乙氧基或叔丁氧基。9.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于：R1选自氢、甲基、氯、溴或苯基；R2选自氢或甲基；R3是COR4或SO2R5；R4选自甲基、乙基、n-C7H15、n-C9H19、n-C11H23、n-C17H35、t-Bu或叔丁氧基；R5选自甲基、乙基、N,N-二甲基；alkyl选自环戊基、环己基、环庚基、环己基。10.式II化合物选自1-(3-甲基-3-(环己基甲基)吲哚啉-1-基)-1-乙酮；1-(3,5-二甲基-3-(环己基甲基)吲哚啉-1-基)-...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁德强，霍波洁，王宝玲，李维莉，马银海，
申请(专利权)人：昆明学院，
类型：发明
国别省市：云南,53