吲哚類化合物的合成及其相關(guān)問題研究.pdf

1、吲哚是一種重要的精細化工原料,廣泛應用于醫(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合成中間體.對于這幾種化合物簡便、經(jīng)濟工業(yè)合成方法的研究,一直是研究工作者關(guān)注的熱點. 在吲哚合成研究中,本文最初考慮以我國氯霉素工業(yè)副產(chǎn)的鄰硝基乙苯為起點進行試驗,設(shè)想將苯環(huán)上的乙基功能化可以降低反應溫度,從而增加反應專屬性,并使產(chǎn)物較易于精制.基于此,我們設(shè)計了吲哚合成路線一.路線一以鄰

2、硝基乙苯為反應原料,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.但反應結(jié)果并不理想,尤其是最后環(huán)合收率只有18.8﹪.對此我們只好放棄其作為工業(yè)方法開發(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,首先用甲醛對苯環(huán)上的甲基進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氫化還原以及鄰氨基苯乙醇的閉環(huán),最終

3、合成了吲哚,三步反應總收率77.7﹪.本文對該路線進行了系統(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,闡明該反應是一個兩步串聯(lián)反應,其中第一步為平衡反應.對該反應進行了優(yōu)化,得到最適合該反應的催化劑為20﹪NaOH水溶液,最佳反應溫度為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、對羥甲基化反應中催化劑堿量減少的原因進行了探討,表明這是因為堿催化下甲醛的Cannizzaro歧化

4、反應所生成的甲酸中和了堿催化劑. 3、對催化氫化反應的研究結(jié)果表明,Ralley Ni是適合該反應的催化劑；催化氫化可以在有或沒有溶劑的條件下進行；反應的最佳反應溫度為110℃；Raney Ni催化劑在催化氫化中的活性穩(wěn)定性良好. 4、對催化環(huán)化反應的研究結(jié)果表明,Raney Ni催化下鄰氨基苯乙醇的環(huán)化機理可能是按照先脫氫后環(huán)合的路線進行；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,而對單一Raney Ni體系幾乎沒有實質(zhì)影響.三苯基膦添加到Raney Ni-Rh體系時,效果最佳. 5、發(fā)現(xiàn)在環(huán)化反應中,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)生二聚反應生成不對稱的2,3＇-二吲哚. 此外,本文利用鄰硝基乙苯,平行地運用羥甲基化、氫化還原和閉環(huán)反應,順利地合成了

6、3-甲基吲哚,總收率也達到約70﹪. 本文設(shè)計了兩條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反應的模型實驗.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的羥胺,在甲醇中進行擴展B鋤berger反應得到2-(β-羥基乙基)-4-甲氧基苯胺.通過RuCl<,2>(PPh<,3>)<,3>催化閉環(huán),經(jīng)提取分離得到5-甲氧基吲哚.對于鄰硝基苯乙醇起,還原、轉(zhuǎn)位、閉環(huán)三步收率分別