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1、兰州大学博士学位论文钯催化合成苯并呋喃和吲哚的研究姓名：蒋勇申请学位级别：博士专业：化学、有机化学指导教师：黄国生吴隆民20080501原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州
2、大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名：师签名：与垃日期：a譬妙摘要本论文分为两个部分，每部分由两章组成。第一部分是苯并呋喃的合成研究，第二部分是吲哚的合成研究。第一部分第一章对苯并呋喃类化合物的研究现状进行了较全面的综述并就过渡金属Pd、Cu、Pt、Ru、Rh及其配合物
3、催化合成苯并呋喃的方法进行了阐述，重点介绍了钯催化烯环化、通过Sonogashira偶联反应、钯催化碳酰化环化邻炔酚、及其它钯催化方法构建苯并呋喃。第二章为2芳基苯并呋哺的合成研究结果。在前人研究基础上，我们采用一锅煮的方法进行苯并呋喃的合成。在得出最佳反应条件后，采用最佳反应条件合成得到了一系列2芳基取代苯并呋哺化合物。该一锅煮的方法具如使用便宜的试剂，易于处理，不需分离中间体，操作简便的优点。它还能够用于天然产物的合成。在第二部分第一章里，我们对合成吲哚的各种方法进行了综述。钯催化构建吲哚环的主要方法有：(1)Eh炔环化构建：(2)烯烃环化构筑吲哚：(3)分子内烯丙基卤芳环偶联环化构筑吲哚
4、：(4)分子内C-N键的构筑方法合成吲哚以及用其它过渡金属催化合成吲哚。在第二章里，我们将合成2芳基苯并呋喃中所建立起来的一锅法用于吲哚的合成，用最佳的反应条件，成功地采用一锅法得到了2芳基取代吲哚系列产物。3AbstractThisdissertationisdividedintotwoparts，eachconsistsoftwochaptersPartIdescribesthestudiesonthesynthesisofbenzofuransandpartIIontheconstructionofindolesThefirstchapterofpartIgivesareviewtOth
5、estudiesonbenzofuransandtransitionmetals，suchasPd，Cu，PtRuRh，andtheircooperativelycatalyticalsynthesisofbenzofuransItisstressedonthedescriptionsofpalladiumcatalyzedallylcyelizationpalladiumcatalyzedSonogashiracoupling，palladiumcatalyzedcarbonylizationcyclizationofO-alkynephenols，andotherpalladiumcata
6、lyzedreactionsleadingtotheationofbenzofuransThesecondchaptershowsthestudyingresultsforthesynthesisof2-arylsubstitutedbenzofuransBasedonpreviousworks，anewone-potprotocoltOthesynthesisofbenzofuransWasadoptedinthispaperThereactionconditionswereoptimizedAseriesof2-arylsubstitutedbenzofuransweresynthesiz
7、edundertheoptimalreactionconditionsThisone-potprocessoffersadvantageslikecheapreagents，easilyhandling，110needforintermeaditeisolationandoperationalsimplicityItcallbeusedforthepreparationofnaturalproductsThefirstchapterofpartIIreviewstheresearchesonthesynthesisofindolesSeveralapproachestOthepalladium
8、catalyzedsynthesisofindolesare(1)cyclizationofalkyne，(2)cyclizationofalkene，(3)cyclizationviaintramoleeularcouplingofvinylhalidesontoaromaticpositions，(4)cyclizationviaintramolecularC-Nbondingreactions，andothertransitionmetalcatalyzedreactionsThesecondchaptergivesapplicationsoftheone-potprotocoltOth
9、esynthesisof2-arylbenzofuranintheconstructionofindolesunderoptimalconditions，Indoleproductswereobtainedsuccessfully41引言第一部分苯并呋喃合成研究第一章苯并呋喃合成研究进展苯并呋喃是一类生物活性很强的化合物，它广泛存在于天然和非天然产物中1。很多的2芳基苯并呋喃都显示出很好的生物活性，这些活性包括抗癌活性2、抗内风湿活性3、抗滤过性病原体活性4、抗真菌活性5、免抑制疫力的活性6、抗血小板活性7、抗氧化活性8、杀虫活性9、抗炎活性10、拒食素的活性11、预防癌症活性12。这些化合物
10、同时也是有钙阻聚活性13以及激发植物发育活性14。例如，XH1415就是一种有效的非核苷腺苷显效药，obovatenl6则是一种有效的抗癌抗菌素药剂，而8vibsanoll7则是脂肪过氧化的抑制剂(图1)。2苯并呋喃合成研究现状21合成方法概述H6MeOMoobOv船n当前，关于苯并呋喃合成研究的相关文献报道很多，经典的方法如下图所示：(1)苯氧烷基酮在酸性条件下脱水18(2)邻羟基苄酮在酸性条件下脱水19；(3)邻乙酰苯氧乙酸或酯在碱作用下脱羧20(4)邻羟基苯甲酮经历三或四步反应环化得到21(图2)。这些5删。肇：；|图I方法需要多步完成，底物受到限定，官能团扩展有限。因此，近年来又发展出
11、来以过渡金属催化剂催化的苯并呋喃合成反应，并将这些应用于天然产物的全合成。由于过渡金属催化具有高效率、条件温和、操作简便、对各种官能团有很好的适用性等优点，受到了广大研究者的青睐。RlR5。Me)22钯催化合成苯并呋喃R2妒图2toursteps酽ivR3RlOIR=R4=H。R嚣。Ph)在过渡金属催化合成苯并呋喃的文献报道里，有关钯催化合成的研究是最多的。221钯催化烯环化合成苯并呋喃Youn，SW等人在2005年报道了用钯催化氧化环化烯丙基苯氧醚的方法合成了2取代苯并呋哺22。如图3所示：豇善罨图3n22这种方法利用催化剂Pd(MeCN)2C12和碱Na2C03，氧化剂存在下，先关环，然后
12、氧化成为2取代苯并呋喃。Zhang等直接利用Heck型氧化环化反应，即分子I为Fujiwara-Moritani芳基化反应合成了多官能团苯并呋喃23。这个方法是合成苯并呋哺的一种很有效方法，由于其底物是一6厂蚴带擎I，j孚卿种烯丙基醚，故底物扩展方面要受到限制(图4)。删e1Pd(OAt)，(10morn)olhyfmco椭tatoeobenzoquir、one1equiv)-慵m0H：AcOH14：1I曩阻120。C2124h2图4另外，Xie等用烯丙基邻碘苯醚的分子内Heck反应合成了苯并呋喃24，这个反应在离子液中进行，离子液可以反复利用，而且催化效率基本没有什么变化，这是一种绿色化学合
13、成方法。如图5所示：RR15PclCl2nBu)3N。盟竖=l垒g蔓-Rll_o_ol【BMIm】BF4。60。C。24图5222Sonogashira偶联反应合成苯并呋喃Sonogashira偶联反应是一种构筑CC键的有效方法，这种方法也被用于苯并呋喃的合成。Cacchi等首先报道了以一种钯催化剂，CuI作为助催化剂，用2一卤代酚与末端炔烃反应合成取代苯并呋喃和吡啶并呋哺25。这一反应条件温和，对很多官能团都适用。如图6所示：敬一_恻墩：唑一RpiperiUme。rtor60吃。210hRt=HMeCHOR2：HMeOR3；Bu“Ph。CH20H。C(OH)(Me)EtCH(OH)PhCH(
14、OEt)z，COEl1-hydroxycyclohexylRZC=CHmestranolXzBfIY=CHN图6Cacchi等的合成方法也得到不同研究小组的发展。在20世纪80年代末期，Villemin等用邻溴苯酚和苯乙炔在Pd(PPh3)2C12、CuIFrlEt3N存在下反应，成功地合成T2一苯基苯并7屯嗍羚一呋喃26。这样的反应条件被Kmldu等用来以邻碘苯酚和各种芳基乙炔或者炔醇反应合成了一系列2取代苯并呋喃27(图7)。Pd(PPtbbcb。CulEt水DMFrl一80。c，2088hR三一H(20-88)R；Ph。m，CIC_sH4-CH20HCMe20HCH(OH)CH=CHMe
15、CH(OH)Pho-MeC屹H4CHOHm舶CsH=CHOH。p-MeOC$H4CHOH图7Torii等在起始底物邻碘酚的芳环上引入卤素原子，街UT2取代苯并呋喃28(图8)。“+PdfPP扣3bCbCulEt1NDMF，90。C，10-12h划、窃萨萨善一H(20-ss)R1；H。Me。clR1ifflthestartingmaterial糟R2CeCintheproductR2=PhHexnCH20THPCMe20H。6-methoxy-2-na|卅哺聊Y；CHN图820世纪90年代中期，Larock等报道了邻碘苯酚和非末端炔烃的钯催化偶联关环反应，以好或极好的产率得到了2，3二取代苯并呋
16、喃29。这一方法对于位阻大的烷基乙炔、芳基乙炔、炔酮、以及甲硅烷乙炔不适用。如图9所示：R试H鬻酽兰R3withorwithoutPh-tPRt=|H。AcR2tMePhR3$eu。co=st，TIPS图9Bishop等用钯催化偶联杂环化硅保护的炔丙醇和邻碘苯酚反应，成功地合成了3羟基烷基苯并呋喃30。炔丙醇必须做保护，以消除副反应的发生。此反应的区域选择性很好，只有210的另一种产物生成。如图10所示：8醛一瓯H哳舯R嚏R卜TMSTESTIPS。TBDM$薛=H，TESTIPS，TBDMS(sT-ss)Arcadi和Cacchi等对用钯催化环化后与不饱和卤代物或者不饱和三氟醋酸酯反应合成苯并呋喃进行了广泛的研究。邻乙炔酚在Pd(PPhs)2(OAc)2、CuI、Et3N存在下与这些不饱和物反应得到
