《超声辐射下双吲哚甲烷衍生物的合成_尹晓刚.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超声辐射下双吲哚甲烷衍生物的合成_尹晓刚.doc（15页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、超声辐射下双吲哚甲烷衍生物的合成_尹晓刚 第39卷第2期尹晓刚等：超声辐射下双吲哚甲烷衍生物的合成 199 DOI：1013822/jcnkihxsj2017020192017，39（2），199202化学试剂， 超声辐射下双吲哚甲烷衍生物的合成 尹晓刚，吴小云，王野，陈治明，陈卓 * （贵州师范大学化学与材料科学学院贵州省功能材料化学重点实验室，贵州贵阳550001） 摘要：以吲哚、醛为原料，蒙脱土固载路易斯酸为催化剂，超声条件下合成双吲哚甲烷类衍生物。得到最优合成条件为n（吲哚）n（醛）=2.01.1，蒙脱土负载氯化铜为催化剂，二氯甲烷作溶剂，反应温度为50，超声时间为15min。产率最高
2、达99.3%，催化剂循环3次产率仍可达81.3%。产物通过核磁、红外、熔点进行表征。关键词：蒙脱土负载；超声；双吲哚甲烷中图分类号：O62613 文献标识码：A 3283（2017）02-0199-04文章编号：0258- PreparationofBis（indolyl）alkanesDerivativesunderUltrasonicConditionsYINXiao-gang，WUXiao-yun，WANGYe，CHENZhi-ming，CHENZhuo*（GuizhouProvinceChemicalKeyLaboratoryofFunctionalMaterials，Schoolof
3、ChemistryandMa-terialsScience，GuizhouNormalUniversity，Guiyang550001，China），HuaxueShiji，2017，39（2），199202 Abstract：Aseriesofbis（indolyl）alkanesderivativesweresynthesizedviathereactionbetweenindoleandaromaticaldehydescatalyzedbyLewisacidloadedmontmorilloniteunderultrasonicconditionTheoptimalsynthesisc
4、onditions：montmorillonitesup-portedcopperchlorideascatalyst，molarratioofindoleandaldehydeis2.01.1，CH2Cl2asasolvent，ultrasonictimeis15minandthereactiontemperatureis50Theyieldscanreachupto99.3%underoptimalconditionsand81.3%aftercatalystrecy-cledthreetimesTheproductswereconfirmedby1HNM，Iandm.pKeywords：
5、loadedmontmorillonite；ultrasonicassisted；bis（indolyl）alkanes 双吲哚甲烷类化合物是一类重要的生物碱， 可以用吲哚和醛或酮为原料在酸催化下合成，具有良好的生物活性 1 料，蒙脱土固载路易斯酸为催化剂，超声下合成双 吲哚甲烷类化合物。考察催化剂、溶剂、反应时间及温度、原料物质的量比对产率的影响，产物通过红外、核磁、熔点进行表征。11.1 实验部分 。双吲哚甲烷类化合物在 临床上被用于抗病毒、抗肿瘤、抗癌等诸多疾病的 2-4 。1963年，Kmmal等5首次以吲哚和醛治疗 3-类化合物在室温条件、质子酸催化下合成了3， 6 双吲哚甲烷类化合
6、物。Chen等用路易斯酸Ln（OTf）3作催化剂，合成了双吲哚甲烷衍生物，用时1236h，产率为47%99%。蒙脱土是层状硅酸盐粘土矿物，具有大的表面积、良好的化学 7 稳定性及负载能力。Banerji等使用蒙脱土K-10催化合成双吲哚甲烷，但产率仅有22%。李记 主要仪器与试剂 AV-400型核磁共振谱仪（德国Bruker公 司）；NicoletiS5型傅里叶变换红外光谱仪（美国赛默飞世尔公司）；A1140型电子分析天平（美I型三用紫外分析仪（上海顾国Ohaus公司）；ZF-52型旋转蒸发仪（上海亚荣村电光仪器厂）；E-B95型循环水式多用真空泵生化仪器厂）；SHB-（郑州世纪双科实验仪器有
7、限公司）；PS-40T型超声仪（深圳市洁康洗净电器有限公司）。 苯甲醛（分析纯，成都市科龙化工试剂厂）； 太等 10上催化芳香将ZnCl2负载到蒙脱土K-醛与吲哚反应制备双吲哚甲烷，反应28min，产 8 率最高达97%。 本课题组使用微波辅助法完成了双吲哚甲烷 的合成，产率最高可达93.4%。然而微波反应器价格昂贵，维护困难且较难放大，工业前景较弱，发展其他物理方法辅助的双吲哚甲烷合成方法具有一定的研究价值。超声波在溶液中会产生空化效应，空化泡破裂时，有瞬间高温、高压及急速冷却效应，可提供特殊的物理环境以加速反应、降低能耗并提高反应收率 9-11 05-01；修回日期：2016-05-20收
8、稿日期：2016-20167218）；基金项目：贵州省科技合作项目（黔科合LH字 20162311）。贵州省科技厅科技支撑项目（黔科合支撑 ），作者简介：尹晓刚（1976-副教授，主要从事有机男，博士，合成方法学研究。 E-mail：chenzhuo19163com。通讯作者：陈卓， 。本文以醛及吲哚为原 200 化学试剂2017年2月 吲哚、甲醛（37%水溶液）、邻甲氧基苯甲醛、对甲氧基苯甲醛、对甲基苯甲醛、邻氯苯甲醛、蒙脱土K-10、柱层析硅胶（分析纯，阿拉丁试剂有限公司）；甲醇、乙醇（分析纯，重庆川东化工（集团）有限公司）；石油醚、乙酸乙酯、甲苯（分析纯，天津 N，N-市致远化学试剂有限
9、公司）；二氯甲烷、二甲基甲酰胺（DMF）（分析纯，重庆川江化学试剂 厂）；氯化锌、氯化铝、氯化铜、氯化铁、氯化镍（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；无水硫酸钠（分析纯，浙江化工试剂厂）；固载蒙脱土/路易斯酸（自制）；实验所用水为蒸馏水。1.2实验步骤1.2.1 催化剂固载蒙脱土/路易斯酸的制备（以 蒙脱土/氯化铜（MMT/CuCl2）为例） 94（文献12值：9394）。 2-氯苯基二吲哚甲烷（3b）：产率78.0%。1 HNM（CDCl3，400MHz），：6.35（s，1H，CH）；6.69（s，2H，Ar）；7.02（t，2H，Ar）；7.117.47（m，10H，Ar）；7.93（s
10、，2H，NH）。I（KBr），cm1：3396（s，NH）；3056（w，吲 CH）；1456（m），1508（m），哚）；2924（w， 1610（w，Ar）；16002000（w，CC）；1245（m，CO）；1336（w，CH）；783（s，对取代苯 12 环）。m.p.7375（文献值：7173）。 4-甲基苯基二吲哚甲烷（3c）：产率97.7%。1 1H，HNM（CDCl3，400MHz），：5.97（s， CH）；6.67（d，2HAr）；7.02（t，2H，Ar）；7.20 （t，2H，Ar）；7.247.42（m，8H，Ar）；7.92（s，2H，NH）。I（KBr），cm1：
11、3409（s，N，H）；3055（吲哚环）；2924（w，CH）；1455（m），1488（w），1617（w）（Ar）；740（CCl）；1336（CH）。m.p.9799（文献12值：98100）。4-甲氧基苯基二吲哚甲烷（3d）：产率 400MHz），95.7%。1HNM（CDCl3，：2.36（s，3H，CH3）；5.85（s，1H，CH）；6.72（s，2H，Ar）；7.01（t，2H，Ar）；7.12（d，2H，Ar）；7.15（t，2H，Ar）；7.27（d，2H，Ar）；7.36（d，2H，Ar）；7.40（d，2H，Ar）；7.91（s，2H，NH）。I（KBr），cm1：3
12、421（s）；3057（s，吲 1508（m），哚环）；2923（w，饱和CH）；1457（w），1559（m）（面外CH）；2923（s，ArCH3）；1340 12 （w，次甲基CH）。m.p.189192（文献值：188191）。 8固载蒙脱土/路易斯酸催化剂参照文献 2H2O溶于50制备：将6.82g（0.04mol）CuCl2 mL无水甲醇，10，搅拌下加入10g蒙脱土K-在室120活化4h，温下搅拌1h，减压蒸馏出溶剂，制得MMT/CuCl2，放入干燥器备用。以AlCl3、 ZnCl2、FeCl3、NiCl2为原料，相同方法制备得催化剂MMT/AlCl3、MMT/ZnCl2、MMT
13、/FeCl3、MMT/NiCl2。1.2.2 双吲哚甲烷的合成以苯甲醛、吲哚为原料进行模板反应，蒙脱土 负载路易斯酸作催化剂，在超声条件下合成双吲哚甲烷衍生物，合成方法如下：在反应瓶中加入0.1171g（1.00mmol）吲哚（1）、0.5837g（0.55mmol）苯甲醛（2a），用以MMT/CuCl2为催化剂，量为苯甲醛的10mol%，加入1mLCH2Cl2作溶剂，在50水浴下超声反应15min。待反应结束后，冷却至室温，乙酸乙酯萃取3次，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，柱层析提纯产物并计算产率。 1.3产物表征 所得目标产物3a3f均为已知产物，通过红外、核磁、熔点进行表征。苯基二吲哚甲
14、烷（3a）：产率99.3%。1 NH）；HNM（CDCl3，400MHz），：7.82（2H，7.357.18（m，11H）；7.036.65（m，4H，Ar）；5.89（s，1H，CH）。I（KBr），cm1：， 3411（s）；3055（s，C吲哚环吸收峰）；2925（w，H）；16602000（w，1490CC）；1456（m），（w），1559（w），1601（w）（Ar）；1338（w，CH）；700，743（m，苯环一取代）。m.p.92 2-甲氧基苯基二吲哚甲烷（3e）：产率 400MHz），90.1%。1HNM（CDCl3，：3.82（s，3H，CH3）；6.36（s，1H，C
15、H）；6.64（s，2H）；6.80（t，1H）；6.95（t，1H）；7.01（d，2H）；7.127.22（m，4H）；7.33（d，2H）；7.40（d，2H）；7.84（s，2H）。I（KBr），cm1：3408（s，NH）；， 3057（s，CH）；1457（m），吲哚环）；2925（w，1487（m），1559（w）（Ar）；745（m，邻二取代苯CH）。环）；1237（m，CO）；1338（w，m.p.173175（文献12值：174176）。 1 二吲哚甲烷（3f）：产率55.4%。HNM（CDCl3，400MHz），2H，NH）；7.49：10.71（s， （d，2H，Ar）
16、；7.31（d，2H，Ar）；7.13（s，2H，Ar）；7.02（t，2H，Ar）；6.90（t，2H，Ar）；4.13（s，2H，CH2）。I（KBr），cm1：3396， 第39卷第2期尹晓刚等：超声辐射下双吲哚甲烷衍生物的合成 201 （s）；3059（s，CH）；1454吲哚环）；2925（w，（m），1559（s），1617（s，Ar）；16602000（w，CC）；741（m，苯环邻二取代）。m.p146148（文献12值：147148）。22.1 结果与讨论 行反应；在DMF中的产率为31.1%，石油醚中的 产率为20.2%，甲苯中的产率为13.0%，由此可以看出溶剂极性对反应
17、产率影响不大；无溶剂条件下，产率仅为23.3%，推测原因是吲哚在苯甲醛中无法完全溶解，反应接触不充分。最终选用二氯甲烷为溶剂。2.2 反应时间、温度、原料物质的量比及催化剂循环使用次数对产率的影响 以上述优选的MMT/CuCl2为催化剂、二氯甲烷为溶剂，加入0.1171g（1.00mmol）吲哚、0.0531g（0.5mmol）苯甲醛，考察反应时间、温度对产率的影响（表2）。由实验可知，在相同温度下，反应5min时，产率仅有58.4%；随着反应时间的增加，产率增大，反应时间达到15min时，产率最高，为92.0%；反应时间超过15min后，产率呈下降趋势；当反应25min后，产率下降到76.7
18、%。推测可能的原因是，随着反应时间的增加，副产物增多，主产物产率下降。因此最佳反应时间为15min。 在不同温度下分别反应15min，考察温度对产率的影响。通过实验得出，在40下反应15min时，产率为94.8%；温度升高至50时，产率为96.6%；当温度高于50后，产率呈下降趋势。因此，优选该反应的最佳温度为50。MMT/在反应温度为50、时间为15min、CuCl2为催化剂、二氯甲烷为溶剂的条件下，考察吲哚与苯甲醛的物质的量比对产率的影响（表2）。实验结果表明，原料n（吲哚）n（苯甲醛）=2.01.1时，产率最高，为99.3%；原料n（吲哚）n（苯甲醛）=2.00.9时，产率为90.6%；
19、原料n（吲哚）n（苯甲醛）=2.01.0时，产率为96.6%。推测苯甲醛的增多，有利于主反应的进行，但若苯甲醛量过多，会存在浪费原料、污染环境、后处理不便等问题。因此，选用n（吲哚）n（苯甲醛）=2.01.1为最佳投料比。筛选得到超声合成双吲哚甲烷的最佳条件为n（吲哚）n（苯甲醛）=2.01.1，MMT/CuCl2为CH2Cl2作溶用量为苯甲醛的10mol%，催化剂， 剂（1mL/mmol吲哚），超声时反应温度为50，间为15min。 在最优条件下，通过连续投料的方式考察MMT/CuCl2的循环催化效率（表2）。实验结果MMT/表明，随着催化剂循环使用次数的增加， CuCl2的催化效率下降，但
20、循环使用3次后，产率 催化剂及溶剂对产率的影响 在反应瓶中加入0.1171g（1.00mmol）吲0.0531g（0.5mmol）苯甲醛，哚、催化剂用量为 10mol%醛，70下反应溶剂用量为0.5mL，5min，分别考察催化剂及溶剂对产率的影响（表1）。以乙醇作溶剂，不同的蒙脱土负载路易 MMT/CuCl2作催斯酸作催化剂。实验结果表明， 化剂时产率最高，为58.4%；使用未负载氯化铜 作催化剂时，产率为44.2%，说明将氯化铜负载到蒙脱土后可产生一定的协同催化效果，更有利于反应进行，原因可能是蒙脱土大的表面积为反应提供了更多的反应位点；MMT/ZnCl2作催化剂时，产率为35.1%；MMT
21、/FeCl3的催化产率较低，MMT/AlCl3的催化产率分为33.8%；MMT/NiCl2、 28.4%。筛选的蒙脱土负载路易斯别为29.8%、 酸中MMT/CuCl2产率最高，推测较弱的路易斯酸 有利于该反应产率的提高。 表1Tab1 序号1234567891011121314 催化剂及溶剂对产率的影响Catalystandsolventscreening 溶剂乙醇乙醇乙醇乙醇乙醇乙醇甲醇CH2Cl2CH3COOEtPhCH3DMF石油醚H2O无溶剂 产率/%58.433.835.128.429.844.225.765.852.013.031.120.212.223.3 催化剂/（醛的10m
22、ol%） MMT/CuCl2 MMT/FeCl3MMT/ZnCl2MMT/AlCl3MMT/NiCl22H2OCuCl2MMT/CuCl2MMT/CuCl2MMT/CuCl2MMT/CuCl2MMT/CuCl2MMT/CuCl2MMT/CuCl2MMT/CuCl2 以优选出的MMT/CuCl2作催化剂，考察不同 溶剂及无溶剂条件下的产率，结果如表1所示。反应在二氯甲烷中进行的产率最高，为65.8%；在乙酸乙酯中的产率为52.0%；在强极性质子溶MeOH中的产率分别为58.4%、25.7%；剂EtOH、 在H2O中的产率最低，仅有12.2%。推测原因可能是在水中，吲哚的溶解度不好，难以与苯甲醛进
23、 202 化学试剂2017年2月 仍为81.3%，因此该催化体系具有一定的循环使用潜力。 表2Tab2 时间、温度、原料物质的量比及催化剂 循环次数对产率的影响 Effectsoftime，temperature，molarratioand catalystrecoveryonyield 序号1234567891011121314 T/7070707070405060805050505050 t/min510152025151515151515151515 n（吲哚）n（苯甲醛）2.01.02.01.02.01.02.01.02.01.02.01.02.01.02.01.02.01.02.00
24、.92.01.12.01.12.01.12.01.1 催化剂循环次数 00000000000123 产率/%58.465.392.085.676.794.896.692.586.590.699.397.791.681.3 该催化体系有一定的循环使用能力。 3.2在蒙脱土负载路易斯酸催化超声下合成双吲哚甲烷及其衍生物，具有用时短、能耗低、催化剂用量少、不腐蚀设备等优点。参考文献： 1ZHANGHan-cheng，YEHong，MOETTOAF，etal Facilesolid-phaseconstructionofindolederivativesbasedonatraceless，activa
25、tingsulfonyllinkerJOrgLett，2000，2（2）：89-92 2LIYi-wei，VANDENBOOMTG，WANGZhi，etalMi-146asuppressesinvasionofpancreaticcancercellsJCanceres，2010，70（4）：1486-1495 3ABDELAHIMM，NEWMANK，VANDELAAGK，et al3，3-Diindolylmethane（DIM）anditsderivativesin-duceapoptosisinpancreaticcancercellsthroughendo-plasmicreticul
26、umstress-dependentupregulationofD5JGeophysJInt，2006，27（4）：717-728 4于良民，王利，李霞，等二吲哚基甲烷及其衍生物的 J精细化工，2006，23（5）：483-486合成与表征 5KAMALA，QUESHIAASynthesesofsomesubstituted di-indolylmethanesinaqueousmediumatroomtempera-tureJTetrahedron，1963，19（4）：513-520 6CHENDe-pu，YULi-bing，WANGPGLewisacid-cata-lyzedreacti
27、onsinproticmediaLanthanide-catalyzedre-actionsofindoleswithaldehydesorketonesJTetra-hedronLett，1996，37（26）：4467-4470 7BANEJIJ，DUTTAU，BASAKB，etalElectrophilic substitutionreactionsofindole：partXX-useofmontmoril-loniteclayK-10JIndianJChem，2001，40（10）：981-984 8ZnCl2催化下研磨法合成李记太，蔺志平蒙脱土K10-2008，28（7）：1238
28、-J有机化学，二吲哚甲烷衍生物1242 9吴小云，王野，尹晓刚，等微波辅助法合成双吲哚甲 J化学试剂，2016，38（3）：273-276烷衍生物 10JIMMYCY，YUJia-guo，ZHANGLi-zhi，etalEnhan-cingeffectsofwatercontentandultrasonicirradiationonthephotocatalyticactivityofnano-sizedTiO2，powders 2.3底物扩展 在最优条件下以不同的芳香醛及甲醛为原料 与吲哚反应，考察该优选条件的底物适应性。实验结果表明，以苯甲醛与吲哚反应时产率最高，为99.3%（化合物3a）
29、；对甲基苯甲醛与吲哚反应时的产率稍有下降，为97.7%（化合物3c）；邻甲氧基苯甲醛反应的产率较对甲氧基苯甲醛低，分别95.7%（化合物3d），为90.1%（化合物3e）、推测为空间位阻的影响；邻氯苯甲醛反应的产率为78.0%（化合物3b）；甲醛与吲哚反应的产率最低，仅有55.4%（化合物3f），可能是因为使用的反应体系中含有水不利于反应的甲醛为水溶液，进行 。 ：aPh；bo-ClPh；cp-CH3Ph；dp-OCH3Ph；eo-OCH3Ph；fH JJPhotochPhotobioAChem，2002，148（1）：263-271 11DASGUPTAS，TKBApplicationofclaycatalysts inorganicsynthesis：areviewJOrgPrepProcedInt，2008，40（7）：1-65 12何林，王湘波，杜广芬，等环状磷酸催化合成二吲哚 J有机化学，2013，33（5）：988-994甲烷衍生物 33.1 结论 超声合成双吲哚甲烷的最佳条件为n（吲 MMT/CuCl2为催化剂，哚）n（醛）=2.01.1，用CH2Cl2作溶剂（1mL/mmol量为醛的10mol%， 吲哚），超声时间为15min。且反应温度为50，