本发明属于有机合成技术领域。
背景技术：
1,3-茚满二酮具有亲核性的亚甲基以及亲电性的羰基，自身较容易发生多分子的缩合反应(jacob,k.;sigalov,m,;etal.self-condensationof1,3-indandione:areinvestigation.[j].eur.j.org.chem.2000,2047-2055)。1,3-茚满二酮的三聚体具有大的共轭体系，在光电材料领域具有很多的应用。在2012年martín课题组报道了合成1,3-茚满二酮三聚体及其衍生物将其作为碗形电子供体，用作光电材料吸收太阳能（isla,h.;martín,n.;etal.bowl-shapeelectrondonorswithabsorptionsinthevisiblerangeofthesolarspectrumandtheirsupramolecularassemblieswithc60[j].chem.sci.,2012,3,498-508）。
螺茚酮化合物在天然产物、药物、农药等生物活性分子中亦广泛存在，且表现出抗肿瘤、抗高血压、抗过敏等突出的生理活性。茚酮并环衍生物同样表现出多种生物和药理活性，如从番荔枝中分离出来的生物碱具有茚酮吡啶骨架，其衍生物被发现具有磷酸二酯酶活性和抑制腺苷a2a受体结合能力，用于治疗神经退行性疾病和炎症相关的疾病(arango,g.j.;cortes,d.;etal.,azafluorenonesfromoxandracf.majorandbiogeneticconsiderations[j].phytochemistry,1987,26,2093-2098)。
1,3-茚满二酮可以用于合成螺茚酮类化合物，但是由于1,3-茚满二酮底物的特殊性，衍生化相对困难，而文献所报道的方法在不同程度上存在一些问题，如使用强酸，强碱性溶剂，反应时间较长，产率较低，底物拓展范围小等。因此，利用1,3-茚满二酮合成螺茚酮类化合物，并进行衍生化合成环桥联螺茚酮类化合物具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于克服上述问题，提供一种底物拓展范围大、原料易得、操作简单、无需过渡金属催化剂的条件即可合成得到环桥联螺茚酮类化合物。
本发明技术方案是：在溶剂和催化剂存在的条件下，将芳香醛与多分子的1,3-茚满二酮发生多米诺反应，反应结束后用乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂进行硅胶柱层析，得到环桥联螺茚酮类化合物。其中，溶剂为乙醇或甲醇；所述催化剂为三乙胺、哌啶、三乙烯二胺或1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯。
反应通式为：
其中：r基团为c1～c4烷基取代苯基、卤代苯基、硝基取代的苯基、吡啶基或c1～c3的烷基中的任意一种。
本发明的机理为：多分子的1,3-茚满二酮自身缩合生成中间体a，中间体a经过电环化生成b，进一步[1,5]-h迁移形成c，1,3-茚满二酮与醛缩合形成的e与中间体c发生diels-alder反应，生成最终的环桥联螺茚酮类化合物，反应产率可达43%～74%。
本发明详细过程式如下：
本发明以易得的芳香醛、多分子1,3-茚满二酮为原料，在无过渡金属催化剂存在下，不需无水无氧反应条件，不需要加入强酸或者强碱，所用的原料、溶剂与催化剂均不需要预先处理。该合成方法操作简便、收率高且环境友好。
进一步地，本发明所述r为苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、4-卤代苯基、3-甲基苯基、3-甲氧基苯基、3-硝基苯基、3-卤代苯基、2-甲氧基苯基、2-卤代苯基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、甲基、乙基、丙基或丁基中的任意一种，其合成产率可达43%～76%。
更优选地，所述芳香醛为苯甲醛、间甲氧基苯甲醛、间氯基苯甲醛、间甲基苯甲醛、对硝基苯甲醛、4-吡啶甲醛、间氟苯甲醛或对溴苯甲醛。采用这些具体物质为本发明的芳香醛与多分子1,3-茚满二酮进行反应，可以获得更高的收率。
所述溶剂为乙醇或甲醇中的至少任意一种，优选为乙醇。当r为苯基，用乙醇作为溶剂，产率可达71%。
所述催化剂为三乙胺、哌啶、三乙烯二胺（dabco）或1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯（dbu）。优选三乙胺或哌啶。当r为2-甲氧基苯基，用三乙胺作为溶剂，产率可达74%。
所述芳香醛和催化剂的投料摩尔比为1∶1～4。催化剂用量小于1∶1，反应几乎不进行；超过4倍用量，产物收率不再增加。
所述芳香醛与1,3-茚满二酮投料摩尔比为1∶4～5，在该摩尔比下反应产率可达68%～74%。
所述多米诺反应的温度条件为30～80℃。鉴于优选溶剂为乙醇，更优选地，反应温度为为78℃，常压下乙醇回流（78℃），反应时间可缩短至5小时。该温度下，反应效率最高。温度过高，时间过长，则副产物增加；温度过低，时间过短，则反应不完全。反应收率最高可达到74%。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1：制备结构式如下的4b'-羟基-17'-苯基-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮：
在50ml圆底烧瓶中加入0.053g(0.5mmol)苯甲醛、0.321g(2.2mmol)1,3-茚满二酮，再加入20ml乙醇，再加0.101g(1.0mmol)三乙胺，在加热回流（78℃）的条件下进行多米诺反应5小时。
反应结束后将溶剂蒸发浓缩，利用乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂进行硅胶柱层析提纯处理，即可得到纯4b'-羟基-17'-苯基-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮，其分离收率为71%。
结构表征数据如下：
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ:8.66(d,j=7.6hz,1h,arh),8.13(d,j=7.6hz,1h,arh),7.90(t,j=7.6hz,1h,arh),7.81(t,j=6.8hz,1h,arh),7.67-7.65(m,1h,arh),7.64-7.62(m,2h,arh),7.61-7.59(m,1h,arh),7.43(d,j=7.6hz,1h,arh),7.36(d,j=7.2hz,1h,arh),7.32(d,j=7.2hz,1h,arh),7.29-7.24(m,2h,arh),7.20(d,j=7.6hz,2h,arh),7.15(d,j=8.0hz,1h,arh),7.04(d,j=7.6hz,1h,arh),6.90(s,1h,oh),6.86(t,j=7.6hz,1h,arh),6.74(t,j=7.6hz,2h,arh),6.47-6.44(m,1h,arh),5.36(s,1h,ch),4.43(s,1h,ch);13cnmr(150mhz,dmso-d6)δ:201.7,200.4,199.0,196.8,188.2,152.4,146.0,144.2,142.3,141.9,141.4,140.7,140.4,137.1,136.8,136.6,136.0,135.2,134.9,134.7,132.9,129.6,129.1,128.3,127.7,127.4,127.1,125.6,125.2,123.7,123.2,123.1,122.3,121.8,84.1,65.5,62.2,58.3,54.3,52.2;ir(kbr)υ:3469,3065,2962,1703,1656,1592,1459,1251,1067,767,701cm-1;ms(m/z):hrms(esi)c43h25o6([m+h]+)理论值637.1464，实测值637.1627。
实施例2：制备结构式如下的4b'-羟基-17'-(2-甲氧苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮：
在50ml圆底烧瓶中加入0.068g(0.5mmol)间甲氧基苯甲醛、0.365g(2.5mmol)1,3-茚满二酮，再加入15ml甲醇，再加0.127g(1.5mmol)三乙胺，在50℃的条件下进行多米诺反应8小时。
反应结束后将溶剂蒸发浓缩，利用乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂进行硅胶柱层析提纯处理，即可得4b'-羟基-17'-(2-甲氧苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮，其分离收率为74%。
结构表征数据如下：
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ:8.59(d,j=7.6hz,1h,arh),8.12(d,j=7.6hz,1h,arh),7.88(t,j=7.6hz,1h,arh),7.77(t,j=8.0hz,1h,arh),7.73(d,j=7.6hz,1h,arh),7.65(t,j=7.2hz,1h,arh),7.62-7.56(m,2h,arh),7.44-7.40(m,1h,arh),7.34(t,j=7.6hz,1h,arh),7.31-7.27(m,1h,arh),7.27-7.25(m,1h,arh),7.22-7.19(m,2h,arh),7.16(d,j=7.6hz,1h,arh),7.00(d,j=7.6hz,1h,arh),6.86-6.81(m,1h,arh),6.80(s,1h,oh),6.38(d,j=8.4hz,1h,arh),6.30(d,j=7.6hz,1h,arh),6.16-6.14(m,1h,arh),5.87(s,1h,ch),4.52(s,1h,ch),3.03(s,3h,och3);13cnmr(150mhz,dmso-d6)δ:203.6,202.2,199.7,196.1,188.5,156.1,151.4,145.7,144.2,143.3,142.6,141.8,141.5,140.5,137.6,136.1,135.5,135.3,135.2,135.0,134.4,132.2,129.6,129.4,129.0,128.6,128.5,125.6,124.7,124.5,123.9,123.4,123.0,122.8,122.4,120.4,109.6,85.1,63.9,62.3,58.9,55.1,54.2,44.4;ir(kbr)υ:3390,3066,2930,2834,1708,1653,1592,1461,1333,1194,1063,760,701cm-1;ms(m/z):hrms(esi)c44h27o7([m+h]+)理论值为667.1751，实测值为667.1753。
实施例3：制备结构式如下的4b'-羟基-17'-(2-氯苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮：
在50ml圆底烧瓶中加入0.070g(0.5mmol)间氯基苯甲醛、0.292g(2.0mmol)1,3-茚满二酮，再加入15ml甲醇，再加0.127g(1.5mmol)哌啶，在40℃的条件下进行多米诺反应10小时。
反应结束后将溶剂蒸发浓缩，利用乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂进行硅胶柱层析提纯处理，即可得4b'-羟基-17'-(2-氯苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮，其分离收率为68%，
结构表征数据如下：
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ:8.63(d,j=8.0hz,1h,arh),8.13(d,j=7.6hz,1h,arh),7.91(t,j=7.6hz,1h,arh),7.80(t,j=7.6hz,1h,arh),7.71-7.69(m,1h,arh),7.67-7.64(m,3h,arh),7.42(t,j=7.2hz,1h,arh),7.37(d,j=7.2hz,1h,arh),7.34-7.33(m,1h,arh),7.31-7.25(m,2h,arh),7.23-7.15(m,3h,arh),7.13(d,j=7.6hz,1h,arh),6.97-6.95(m,1h,arh),6.94(s,1h,oh),6.82(t,j=8.0hz,1h,arh),6.47-6.46(m,1h,arh),5.35(s,1h,ch),4.39(s,1h,ch);13cnmr(150mhz,dmso-d6)δ:203.0,202.1,199.4,195.9,188.3,151.4,145.2,143.6,143.4,142.8,141.6,141.4,140.1,137.5,136.5,136.3,136.1,135.9,135.3,135.2,134.4,133.7,132.3,130.4,129.7,129.2,129.1,128.6,128.0,125.7,124.5,124.2,123.5,123.3,123.2,123.1,84.6,65.5,62.4,58.0,55.4,52.6;ir(kbr)υ:3364,3066,2961,1703,1659,1590,1464,1194,888,762,701cm-1;ms(m/z):hrms(esi)c43h24clo6([m+h]+):理论值671.1256，实测值671.1237。
实施例4：制备结构式如下的4b'-羟基-17'-(3-甲基苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮：
在50ml圆底烧瓶中加入0.060g(0.5mmol)间甲基苯甲醛、0.438g(3.0mmol)1,3-茚满二酮，再加入25ml甲醇，再加0.224g(2.0mmol)三乙烯二胺（dabco），在80℃的条件下进行多米诺反应5小时。
反应结束后将溶剂蒸发浓缩，利用乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂进行硅胶柱层析提纯处理，即可得4b'-羟基-17'-(3-甲基苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮，其分离收率为63%。
结构表征数据如下：
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ:8.65(d,j=7.6hz,1h,arh),8.12(d,j=7.6hz,1h,arh),7.89(t,j=7.6hz,1h,arh),7.80(t,j=7.2hz,1h,arh),7.69-7.61(m,4h,arh),7.44(t,j=7.2hz,1h,arh),7.38-7.33(m,2h,arh),7.32-7.25(m,2h,arh),7.22(d,j=8.0hz,2h,arh),7.17(d,j=7.6hz,1h,arh),7.06(d,j=7.6hz,1h,arh),6.90(s,1h,oh),6.69-6.66(m,1h,arh),6.64-6.61(m,1h,arh),6.24-6.17(m,1h,arh),5.32(s,1h,ch),4.43(s,1h,ch),1.72(s,3h,ch3);13cnmr(150mhz,dmso-d6)δ:203.3,202.4,199.7,196.1,188.5,151.6,145.6,143.8,143.7,143.0,141.7,141.4,140.3,137.6,137.4,136.2,136.0,135.5,135.3,135.2,134.4,133.8,132.1,129.6,129.1,128.5,128.4,127.7,125.6,124.4,124.2,123.4,123.2,123.0,122.9,84.7,65.8,62.6,58.1,55.1,53.4,20.9;ir(kbr)υ:3512,3067,2922,1704,1655,1590,1460,1365,1189,1066,771,701cm-1;ms(m/z):hrms(esi)c44h27o6([m+h]+)理论值651.1789，实测值651.1783。
实施例5：制备结构式如下的4b'-羟基-17'-(4-硝基苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮：
在50ml圆底烧瓶中加入0.076g(0.5mmol)对硝基苯甲醛、0.511g(3.5mmol)1,3-茚满二酮，再加入25ml乙醇，再加0.056g(0.5mmol)三乙烯二胺（dabco），在78℃的条件下进行多米诺反应5小时。
反应结束后将溶剂蒸发浓缩，利用乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂进行硅胶柱层析提纯处理，即可得4b'-羟基-17'-(4-硝基苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮，其分离收率为49%。
结构表征数据如下：
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ:8.63(d,j=7.6hz,1h,arh),8.13(d,j=7.6hz,1h,arh),7.92(t,j=7.2hz,1h,arh),7.81(t,j=7.6hz,1h,arh),7.70-7.67(m,3h,arh),7.65-7.63(m,3h,arh),7.43-7.41(m,1h,arh),7.38(d,j=6.0hz,1h,arh),7.35(d,j=7.6hz,1h,arh),7.32-7.28(m,2h,arh),7.24(d,j=7.2hz,1h,arh),7.17-7.12(m,3h,arh),7.03(s,1h,oh),6.83-6.75(m,1h,arh),5.54(s,1h,ch),4.34(s,1h,ch);13cnmr(100mhz,dmso-d6)δ:202.6,201.7,199.2,195.9,188.1,151.1,147.1,144.8,143.4,143.2,142.4,141.8,141.4,141.2,139.9,137.4,136.7,136.6,136.2,135.3,134.5,132.6,131.0,129.8,129.3,128.6,125.6,124.6,124.1,123.6,123.4,123.3,123.2,123.0,84.6,65.2,62.4,58.0,55.6,52.0;ir(kbr)υ:3469,3061,1702,1653,1588,1462,1249,770,701cm-1;ms(m/z):hrms(esi)c43h24no8([m+h]+)理论值682.1496，实测值682.1485。
实施例6：制备结构式如下的4b'-羟基-17'-(2-吡啶)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮：
在50ml圆底烧瓶中加入0.054g(0.5mmol)2-吡啶甲醛、0.511g(3.5mmol)1,3-茚满二酮，再加入25ml乙醇，再加入0.056g(0.5mmol)三乙烯二胺（dabco），在30℃的条件下进行多米诺反应5小时。
反应结束后将溶剂蒸发浓缩，利用乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂进行硅胶柱层析提纯处理，即可得4b'-羟基-17'-(2-吡啶)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮，其分离收率为43%。
结构表征数据如下：
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ:8.52(d,j=7.2hz,1h,arh),8.18(d,j=7.6hz,1h,arh),7.94(t,j=7.6hz,1h,arh),7.73-7.65(m,4h,arh),7.63-7.56(m,2h,arh),7.34-7.28(m,3h,arh),7.25-7.18(m,4h,arh),7.12(d,j=7.2hz,1h,arh),7.09(d,j=7.6hz,1h,arh),6.86-6.84(m,1h,arh),6.82(s,1h,oh),6.42(d,j=8.0hz,1h,arh),5.63(s,1h,ch),4.26(s,1h,ch);13cnmr(100mhz,dmso-d6)δ:202.2,200.7,200.1,196.5,188.4,156.1,152.8,148.4,146.7,145.8,142.5,142.3,142.1,141.6,141.1,137.3,137.2,137.1,136.5,135.2,135.1,134.8,132.9,132.7,129.9,129.4,127.4,126.2,125.9,124.0,123.8,123.0,122.9,122.6,122.4,122.1,84.3,64.2,61.4,58.7,55.1,53.6;ir(kbr)υ:3427,3056,2923,1705,1661,1592,1465,1251,778,702cm-1;ms(m/z):hrms(esi)c42h24no6([m+h]+)理论值638.1598，实测值638.1620。
实施例7：制备结构式如下的4b'-羟基-17'-(2-氟苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮：
在50ml圆底烧瓶中加入0.062g(0.5mmol)间氟苯甲醛、0.511g(3.5mmol)1,3-茚满二酮，再加入25ml乙醇，再加入0.152g(1.0mmol)1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)，在78℃的条件下进行多米诺反应5小时。
反应结束后将溶剂蒸发浓缩，利用乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂进行硅胶柱层析提纯处理，即可得4b'-羟基-17'-(2-氟苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮，其分离收率为58%。
结构表征数据如下：
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ:8.63(d,j=7.6hz,1h,arh),8.12(d,j=7.6hz,1h,arh),7.90(t,j=7.6hz,1h,arh),7.80(t,j=7.2hz,1h,arh),7.70(d,j=7.2hz,1h,arh),7.66-7.64(m,3h,arh),7.43(t,j=7.2hz,1h,arh),7.37(d,j=7.6hz,1h,arh),7.33(d,j=6.8hz,1h,arh),7.31-7.21(m,3h,arh),7.20-7.15(m,2h,arh),7.12(t,j=8.0hz,1h,arh),6.95(s,1h,oh),6.87-6.81(m,1h,arh),6.76-6.71(m,1h,arh),6.38-6.37(m,1h,arh),5.37(s,1h,ch),4.40(s,1h,ch);13cnmr(100mhz,dmso-d6)δ:203.1,202.1,199.5,196.0,188.3,161.9(d,j=246.0hz),151.4,145.2,143.6,143.4,142.8,141.6,141.4,140.1,137.5,136.6(d,j=7.2hz),136.5,136.3,135.8,135.3,135.2,134.5,132.3,129.7,129.4(d,j=8.1hz),129.2,128.6,125.8,125.6,124.5,124.2,123.5,123.3,123.2,123.0,117.2(d,j=25.6hz),114.9(d,j=20.7hz),84.7,65.5,62.5,58.0,55.3,52.7;ir(kbr)υ:3471,3072,2922,1703,1658,1591,1459,1255,955,884,773,698cm-1;ms(m/z):hrms(esi)c43h24fo6([m+h]+)理论值655.1552，实测值655.1551。
实施例8：制备结构式如下的4b'-羟基-17'-(4-溴苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮：
在50ml圆底烧瓶中加入0.092g(0.5mmol)对溴苯甲醛、0.511g(3.5mmol)1,3-茚满二酮，再加入25ml乙醇，再加入0.152g(1.0mmol)1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)，在78℃的条件下进行多米诺反应5小时。
反应结束后将溶剂蒸发浓缩，利用乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂进行硅胶柱层析提纯处理，即可得4b'-羟基-17'-(4-溴苯基)-4b',14c'-二氢-15'h-螺[茚-2,16'-[4c,14b]乙基二茚[1,2-a:1',2'-c]芴]-1,3,5',10',15'-五酮，其分离收率为60%。
结构表征数据如下：
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ:8.64(d,j=7.6hz,1h,arh),8.14(d,j=7.6hz,1h,arh),7.95-7.91(m,1h,arh),7.83-7.80(m,1h,arh),7.73-7.69(m,2h,arh),7.68-7.66(m,2h,arh),7.47-7.43(m,1h,arh),7.41-7.37(m,1h,arh),7.36-7.33(m,1h,arh),7.32-7.27(m,2h,arh),7.25-7.17(m,4h,arh),7.03(d,j=8.8hz,2h,arh),6.96(s,1h,oh),6.49-6.43(m,1h,arh),5.38(s,1h,ch),4.41(s,1h,ch);13cnmr(100mhz,dmso-d6)δ:203.1,202.0,199.4,196.1,188.3,151.3,145.2,143.5,143.4,142.7,141.5,141.3,140.0,137.4,136.4,136.3,135.8,135.3,135.2,134.4,133.1,132.3,131.7,131.0,129.7,129.2,128.5,125.5,124.5,124.1,123.5,123.3,123.2,123.1,122.0,84.6,65.4,62.5,58.0,55.3,52.4;ir(kbr)υ:3478,3071,2956,1703,1657,1591,1250,827,765,704cm-1;ms(m/z):hrms(esi)c43h24clo6([m+h]+)理论值715.0751，实测值715.0719。