吲哚類化合物的合成及其相關(guān)問(wèn)題研究.pdf

1、吲哚是一種重要的精細(xì)化工原料,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、染料、食品和飼料添加劑等領(lǐng)域.3-甲基吲哚和5-甲氧基吲哚是吲哚的重要衍生物和化學(xué)合成中間體.對(duì)于這幾種化合物簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)工業(yè)合成方法的研究,一直是研究工作者關(guān)注的熱點(diǎn). 在吲哚合成研究中,本文最初考慮以我國(guó)氯霉素工業(yè)副產(chǎn)的鄰硝基乙苯為起點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn),設(shè)想將苯環(huán)上的乙基功能化可以降低反應(yīng)溫度,從而增加反應(yīng)專屬性,并使產(chǎn)物較易于精制.基于此,我們?cè)O(shè)計(jì)了吲哚合成路線一.路線一以鄰

2、硝基乙苯為反應(yīng)原料,經(jīng)通常的氧化和還原操作得到2-(1-羥基乙基)苯胺,然后環(huán)合得到吲哚.但反應(yīng)結(jié)果并不理想,尤其是最后環(huán)合收率只有18.8﹪.對(duì)此我們只好放棄其作為工業(yè)方法開(kāi)發(fā)的可能. 吲哚合成路線二借鑒了Watanabe吲哚合成以及Ryuichi的鄰氨基苯乙醇環(huán)合條件,以鄰硝基甲苯為原料,首先用甲醛對(duì)苯環(huán)上的甲基進(jìn)行羥甲基化合成鄰硝基苯乙醇,然后采用Raney Ni為催化劑催化鄰硝基苯乙醇?xì)浠€原以及鄰氨基苯乙醇的閉環(huán),最終

3、合成了吲哚,三步反應(yīng)總收率77.7﹪.本文對(duì)該路線進(jìn)行了系統(tǒng)工業(yè)化條件研究,取得了以下成果: 1、研究了羥甲基化縮合反應(yīng),闡明該反應(yīng)是一個(gè)兩步串聯(lián)反應(yīng),其中第一步為平衡反應(yīng).對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了優(yōu)化,得到最適合該反應(yīng)的催化劑為20﹪NaOH水溶液,最佳反應(yīng)溫度為50℃,原料中甲醛和鄰硝基甲苯的最佳投料摩爾比為0.4～0.5. 2、對(duì)羥甲基化反應(yīng)中催化劑堿量減少的原因進(jìn)行了探討,表明這是因?yàn)閴A催化下甲醛的Cannizzaro歧化

4、反應(yīng)所生成的甲酸中和了堿催化劑. 3、對(duì)催化氫化反應(yīng)的研究結(jié)果表明,Ralley Ni是適合該反應(yīng)的催化劑；催化氫化可以在有或沒(méi)有溶劑的條件下進(jìn)行；反應(yīng)的最佳反應(yīng)溫度為110℃；Raney Ni催化劑在催化氫化中的活性穩(wěn)定性良好. 4、對(duì)催化環(huán)化反應(yīng)的研究結(jié)果表明,Raney Ni催化下鄰氨基苯乙醇的環(huán)化機(jī)理可能是按照先脫氫后環(huán)合的路線進(jìn)行；貴金屬元素的加入(除釕外)能夠有效提高Raney Ni催化劑的環(huán)合活性,其中金屬

5、鈀的效果最佳； 三苯基膦的加入能夠大大提高添加有貴金屬元素的Raney Ni催化劑的環(huán)合活性,而對(duì)單一Raney Ni體系幾乎沒(méi)有實(shí)質(zhì)影響.三苯基膦添加到Raney Ni-Rh體系時(shí),效果最佳. 5、發(fā)現(xiàn)在環(huán)化反應(yīng)中,高溫、有氧存在、Raney Ni催化下,吲哚(可能與鄰氨基苯乙醇也有關(guān))能夠發(fā)生二聚反應(yīng)生成不對(duì)稱的2,3＇-二吲哚. 此外,本文利用鄰硝基乙苯,平行地運(yùn)用羥甲基化、氫化還原和閉環(huán)反應(yīng),順利地合成了

6、3-甲基吲哚,總收率也達(dá)到約70﹪. 本文設(shè)計(jì)了兩條5-甲氧基吲哚的合成路線.路線一是從鄰硝基乙苯出發(fā)、探索Banlbeger反應(yīng)的模型實(shí)驗(yàn).路線二從鄰硝基甲苯出發(fā),在羥甲基化為鄰硝基苯乙醇之后采用鋅粉還原成相應(yīng)的羥胺,在甲醇中進(jìn)行擴(kuò)展B鋤berger反應(yīng)得到2-(β-羥基乙基)-4-甲氧基苯胺.通過(guò)RuCl<,2>(PPh<,3>)<,3>催化閉環(huán),經(jīng)提取分離得到5-甲氧基吲哚.對(duì)于鄰硝基苯乙醇起,還原、轉(zhuǎn)位、閉環(huán)三步收率分別