本发明属于有机合成学领域，特别涉及发展了一种从α-羰基羧酸钾和靛红出发，合成螺羟吲哚内酯类化合物的新方法。
背景技术：
α,β-不饱和醛是有机合成中非常重要的起始原料和中间体。从α,β-不饱和醛出发通过一系列的合成转化可最终合成维生素A、类胡萝卜素、紫罗兰类化合物、降冰片烯类化合物、氨基酸等化合物。α,β-不饱和醛可发生多种反应。例如，α,β-不饱和醛与共扼二烯发生Diels-Alder反应合成环烯化合物；它还可以与亲核试剂(如碳负离子、胺、硫化氢、醇、硫醇等)发生加成反应,生成很多有用的有机分子。
近些年来，α,β-不饱和醛作为重要的起始原料被广泛应用于亚胺催化和氮杂环卡宾(NHC)催化反应中，构筑了大量结构多样性的有机分子。例如，在NHC催化的反应中，α,β-不饱和醛通过发生Homoenolate,Enolate,Acyl anion,Radical和Oxidative addition等多种类型反应，可合成环戊二烯、β-内酯、γ-内酯、γ-内酰胺、二氢吡啶酮、酯、酰胺，β-羟基酯、β-氨基化合物、哒嗪酮和α-氨基酮等化合物。从NHC催化的α,β-不饱和醛反应得到的产物出发，通过合成转化最终还可合成大量生物活性分子和天然产物。例如Salinosporamide A、Bakkenolide S、(+)-Dactylolide和Clausenamide等。
一般情况下，商业化的α,β-不饱和醛还很少，大多需要自己合成。而现有的合成方法具有合成路线长，反应条件苛刻，需要使用昂贵的过渡金属催化剂等缺点。虽然芳醛和乙醛的羟醛缩合反应可以一步直接合成α,β-不饱和醛，但通常这种方法会产生很多副反应物，也不是一种理想的选择。虽然由α,β-不饱和醛出发已经发展了大量高效的现代合成方法，并合成了很多非常重要的有机分子，但由于其种类的局限性和制备方法的不足，大大阻碍了底物普适性研究并限制了它在有机合成中的应用。
此外，很多α,β-不饱和醛化合物由于很容易被空气氧化而不容易储存，使用前需要纯化。而且在NHC催化的反应中α,β-不饱和醛容易发生自身的二聚反应。所以发展一类简单方便制备、空气中稳定的α,β-不饱和醛的替代物十分令人期待。
技术实现要素：
本发明的目的是针对α,β-不饱和醛，提供一种α,β-不饱和醛的替代物制备螺羟吲哚内酯类化合物的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种NHC催化制备螺羟吲哚内酯类化合物的方法，以靛红衍生物a和不饱和羧酸钾盐b为底物，以氮杂环卡宾为催化剂，制得螺羟吲哚内酯化合物c，反应过程如式1：
进一步地，反应体系还包括助催化剂氯化锂。
进一步地，反应体系中还包括二氮杂双环十一碳烯。
进一步地，不饱和羧酸钾盐、靛红衍生物、氮杂环卡宾、二氮杂双环十一碳烯和氯化锂用量的摩尔比为1.5:1:0.1:0.5:2。
进一步地，R、R2和R1为氢、苯基、取代苯基、烯丙基、甲氧基、三氟甲基、卤素基、噻吩、肉桂醛或甲基。
进一步地，取代苯基中的取代基为卤素、烷基或甲氧基。
进一步地，反应体系中还包括溶剂四氢呋喃。
进一步地，反应温度为室温，反应时间为24～36h。
本发明以不饱和羧酸钾盐和靛红衍生物为底物，以氮杂环卡宾(NHC)为催化剂，以LiCl为协同催化剂，碱为二氮杂双环十一碳烯(DBU),使用四氢呋喃(THF)为溶剂，室温条件下反应24～36h,减压蒸干溶剂得到黄色固体，粗产物经柱层析分离提纯，收集检测到的产物洗脱液，减压蒸干溶剂得到如式c或d所示螺羟吲哚内酯化合物。不饱和羧酸钾盐、靛红衍生物、氮杂环卡宾(NHC)、DBU和LiCl用量的摩尔比为1.5:1:0.1:0.5:2。式a、式b的R、R2和R1基团选自氢、苯基、取代苯基、烯丙基、甲氧基、三氟甲基、卤素基、噻吩、肉桂醛和甲基；取代苯基中的取代基包括卤素，烷基、甲氧基。
NHC:
R1基团为苯基，扩展靛红类化合物结构，得到螺羟吲哚内酯化合物c，螺羟吲哚内酯化合物c的结构为c1到c7。
R2基团为H，扩展不饱和羧酸钾盐化合物结构，得到螺羟吲哚内酯化合物d，螺羟吲哚内酯化合物d的结构为d1到d8。
本发明以简单方便、一步高效合成的、空气中稳定、容易储存的α,β-不饱和醛替代物α-羰基羧酸钾，并实现其手性NHC催化的反应。α,β-不饱和醛的替代物α-羰基羧酸钾存在制备容易、稳定性好、后处理容易的优点。本发明的螺羟吲哚内酯类化合物制备方法具有条件温和、原料易得等优点，解决了醛类化合物存在的问题，同时也扩大了NHC在成环反应中的适用范围。
具体实施方式
下面通过具体实施例以对本发明进一步的阐述，但本发明并不局限于此。
实施例1：1'-甲基-3-苯基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(c1)的化合物的制备
往10mL史莱克瓶依次加入N-甲基靛红(0.1mmol，16.116mg),不饱和羧酸钾盐(E)-2-氧代-4-苯基丁-3-烯酸钾(b1)(0.15mmol,32.14mg),催化剂(0.01mmol，3.19mg)，LiCl(0.2mmol,8.9mg),DBU(0.05mmol,7.41mg)和1mL四氢呋喃，用橡胶塞封住。室温反应24～36h,减压蒸干溶剂得到黄色固体，以石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂(石油醚：乙酸乙酯＝10:1)，粗产物经柱层析分离提纯，得到白色固体(c1)27.1mg,收率95.4％。dr(非对映异构体比例)＝1.3:1。
1H NMR(500MHz；CDCl3):δ7.58(d,J＝9.8Hz,1H),7.44-7.40(m,1H),7.26-7.16(m,4H),6.98(d,J＝5.0Hz,2H),6.71(d,J＝10.0Hz,1H),4.14-4.09(m,1H),3.90-3.84(m,1H),3.00-2.93(m,1H),2.86(s,3H)；13C NMR(125MHz；CDCl3):δ175.0,172.7,144.4,132.2,131.5,128.6,128.4,127.7,124.8,124.3,123.7,108.8,86.6,51.1,32.3,26.0。
实施例2：结构式为5’-氯-1'-甲基-3-苯基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(c2)的化合物的制备
以5-氯-1-甲基二氢吲哚-2,3-二酮(a2)为原料(0.1mmol，19.56mg)，操作方法同c1，得到白色固体(c2)25.7mg,收率78.4％.dr(非对映异构体比例)＝1.5:1。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.55(d,J＝7.6Hz,1H),7.32(dd,J＝7.6,1.7Hz,1H),7.25-7.16(m,3H),6.93(d,J＝5.8Hz,2H),6.67(d,J＝6.1Hz,1H),4.07(m,1H),3.83(m,1H),2.92(m,1H),2.82(s,3H)。
实施例3：5’-甲基-1'-甲基-3-苯基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(c3)的化合物的制备
以1,5-二甲基二氢吲哚-2,3-二酮(a3)为原料(0.1mmol，17.52mg)，操作方法同c1，得到白色固体(c3)27.3mg,收率79.5％。dr(非对映异构体比例)＝1.8:1。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.54(d,J＝9.8Hz,1H),7.33(dd,J＝7.6,1.7Hz,1H),7.24-7.18(m,3H),6.94(d,J＝5.8Hz,2H),6.67(d,J＝6.1Hz,1H),4.05(m,1H),3.81(m,1H),2.91(m,1H),2.82(s,3H),2.34(s,3H)；13C NMR(400MHz；CDCl3)：δ175.0，172.4，142.0，133.2，132.2，131.6，128.4，128.3，127.6，124.9，124.7，123.6，108.4，86.6，50.9，32.2，25.9，21.2。
实施例4：(E)-3-苯基-1'-(丙烯-1-基)-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(c4)的化合物的制备
以(E)-1-(丙-1-烯-1-基)二氢吲哚-2,3-二酮(a4)为原料(0.1mmol，18.72mg)，操作方法同c1，以石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂(石油醚：乙酸乙酯＝20:1)，粗产物经柱层析分离提纯，得到白色固体(c4)24.4mg,收率76.1％.dr(非对映异构体比例)＝1.5:1。
1H NMR(500MHz；CDCl3):δ7.55(d,J＝7.5Hz,1H),7.34(t,J＝7.8Hz,1H),7.23–7.14(m,4H),6.95(d,J＝7.0Hz,2H),6.63(d,J＝8.1Hz,1H),5.26–5.14(m,1H),4.82(d,J＝10.4Hz,1H),4.35(d,J＝17.2Hz,1H),4.26(m,1H),4.10(dd,J＝13.7,8.0Hz,1H),3.85(dd,J＝16.9,13.8Hz,1H),3.71(m,1H),2.92(dd,J＝16.9,8.0Hz,1H)。
实施例5：1'-苄基-3-苯基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(c5)的化合物的制备
以1-苯甲酰基二氢吲哚-2,3-二酮(a5)为原料(0.1mmol，23.73mg)，操作方法同c1，得到白色固体(c5)35.82mg,收率83.4％.dr(非对映异构体比例)＝4.0:1。
1H NMR(400MHz；CDCl3):δ7.58-7.56(m,1H),7.32(apt,J＝7.4Hz,1H),7.26-7.14(m,5H),7.09-7.06(m,2H),7.02(ap d,J＝7.6Hz,2H),6.47-6.41(m,3H),5.01(d,J＝13.0Hz,1H),4.21(d,J＝12.8Hz,1H),4.19-4.16(m,1H),3.92(dd,J＝13.4,11.0Hz,1H),2.96(dd,J＝13.4,6.4Hz,1H)。
实施例6：5’-溴-1'-甲基-3-苯基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(c6)的化合物的制备
以(a6)5-溴-1-甲基二氢吲哚-2,3-二酮为原料(0.1mmol，24.01mg)，操作方法同c1，得到淡黄色固体(c6)24.2mg,收率65.1％。dr＝1.3:1。
1H NMR(400MHz；CDCl3):δ7.36(d,J＝7.6Hz,1H),7.32-7.28(d,J＝7.8Hz,3H)，6.99(m,2H),6.65(d,J＝8.9Hz,1H),6.21(d,J＝6.6Hz,1H),4.12(m,1H),3.92(d,J＝11.2Hz,1H),3.71(m,1H),3.19(m,3H)；13CNMR(400MHz；CDCl3):δ174.3,172.8,143.3,134.1,131.6,128.6,128.2,127.5,127.4,126.8,116.0,110.1,86.0,51.1,32.0,25.9。
实施例7：1'-(4-甲氧基苯基)-3-苯基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(c7)的化合物的制备
1-(4-甲氧基苄基)二氢吲哚-2,3-二酮以(a7)为原料(0.1mmol，26.73mg)，操作方法同c1，得到白色固体(c7)23.4g,收率68.1％。dr＝1.5:1。
1H NMR(400MHz；CDCl3):δ7.57(d,J＝6.4Hz,1H),7.31-7.17(m,5H),7.01(d,J＝6.6Hz,2H),6.60(d,J＝8.6Hz,2H),6.45(d,J＝6.4Hz,1H),6.38(d,J＝6.4Hz,2H),4.92(d,J＝15.8Hz,1H),3.91(t,J＝11.2Hz,1H),3.75(s,3H),2.95(dd,J＝15.8,4.0Hz,1H)；13C NMR(125MHz；CDCl3):δ175.1,172.4,159.6,145.0,132.2,131.3,128.7,128.6,127.9,127.8,125.6,124.6,124.4,124.0,115.1,109.9,86.8,55.7,52.0,31.8；13C NMR(125MHz；CDCl3):δ175.1,172.4,159.6,145.0,132.2,131.3,128.7,128.6,127.9,127.8,125.6,124.6,124.4,124.0,115.1,109.9,86.8,55.7,52.0,31.8。
实施例8：1'-甲基-3-苯乙烯基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(d1)的化合物的制备
往10mL史莱克瓶依次加入N-甲基靛红(0.1mmol，16.116mg),不饱和羧酸钾盐(3E，5E)-2-氧代-6-苯基六-3,5-二烯酸钾(b2)(0.15mmol,36.04mg),催化剂(0.01mmol，3.19mg)，LiCl(0.2mmol,8.9mg),DBU(0.05mmol,7.41mg)和1mL四氢呋喃，用橡胶塞封住。室温反应24～36h,减压蒸干溶剂得到黄色固体，以石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂(石油醚：乙酸乙酯＝10:1)，粗产物经柱层析分离提纯，得到白色固体(d1)29.1mg,收率91％。dr＝1.8:1。
1HNMR(400MHz；CDCl3):δ7.46(d,J＝7.8Hz,1H),δ7.41(t,J＝7.6Hz,1H),7.30(d,J＝7.8Hz,1H),7.27-7.17(m,5H),6.82(d,J＝7.8Hz,1H),6.28(d,J＝15.8Hz,1H),6.01-5.95(m,1H),3.66-3.57(m,1H),3.40(dd,J＝15.8,11.6Hz,1H),3.17(s,3H),2.88(dd,J＝15.6,7.6Hz,1H)。
实施例9：3-(4-溴苯基)-1'-甲基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(d2)的化合物的制备
以(E)-4-(4-溴苯基)-2-氧代丁酸-3-烯酸钾(b3)(0.15mmol,43.98mg)为原料，操作方法同d1，得到白色固体(d2)32.01mg,收率86％。dr＝1.5:1。
1H NMR(400MHz；CDCl3):δ7.55(d,J＝3.8Hz,1H),7.42(t,J＝7.6Hz,1H),7.30(d,J＝7.6Hz,2H),7.23(t,J＝7.6Hz,1H),6.84(d,J＝7.8Hz,2H),6.73(d,J＝7.8Hz,1H),4.05(dd,J＝15.8,7.6Hz,1H),3.78(dd,19.6,15.8Hz,1H),2.93(dd,15.8,7.6Hz,1H),2.89(s,3H)；13CNMR(400MHz；CDCl3)：δ174.4，172.4，144.3，131.7，131.5，131.2，129.3，124.3，124.2，123.7，122.4，108.8，86.3，50.4，32.3，26.0。
实施例10：1'-甲基-3-(4-(三氟甲基)苯基)-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)(d3)的化合物的制备
以(E)-2-氧代-4-(4-(三氟甲基)苯基)丁-3-烯酸钾(b4)(0.15mmol,42.34mg)为原料，操作方法同d1，得到白色固体(d3)25.83mg,收率71.5％。dr＝1.5:1。
1H NMR(400MHz；CDCl3):δ7.56(d,J＝3.6Hz,1H),7.43(t,J＝7.8Hz 3H),7.23(t,J＝7.6Hz,1H)，7.07(d,J＝7.6Hz，2H),6.71(d,J＝7.8Hz,1H),4.30(dd,J＝15.8,7.6Hz 1H)，3.84(dd，J＝15.8,15.2Hz,1H)，2.96(dd，J＝15.8，7.6Hz,1H)，2.85(s,3H)；13C NMR(400MHz；CDCl3)：δ174.4，172.3，167.4，144.2，136.4，131.7，128.3，128.1，125.5，124.2，123.8，108.9，86.1，50.5，32.20，25.9。
实施例11：3-(4-氯苯基)-1'-甲基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(d4)的化合物的制备
以(E)-4-(4-氯苯基)-2-氧代丁酸-3-烯酸钾(b5)(0.15mmol,37.31mg)为原料，操作方法同d1，得到白色固体(d4)24.09mg,收率73.5％。dr＝1.2:1。
1H NMR(400MHz；CDCl3):δ7.54(d,J＝3.8Hz,1H),7.40(t,J＝7.6Hz,1H),7.23(t,J＝7.6Hz 1H)，7.21(d，J＝7.6Hz，1H)，7.14(d,J＝7.6Hz,2H)，6.87(d，J＝7.8Hz 2H)，6.70(d,J＝7.6,1H)，4.04(dd,J＝15.8,7.6Hz,1H)，3.76(dd，J＝19.6,15.8Hz,1H)；2.91(dd，J＝19.8,7.6Hz,1H)；2.86(s,3H)。
实施例12：1'-甲基-3-(噻吩-2-基)-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(d5)的化合物的制备
以(E)-2-氧代-4-(噻吩-2-基)丁-3-烯酸钾(b6)(0.15mmol,33.05mg)为原料，操作方法同d1，以石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂(石油醚：乙酸乙酯＝15:1)，粗产物经柱层析分离提纯，得到白色固体(d5)23.5mg,收率78.5％。dr＝2.8:1。
1H NMR(400MHz；CDCl3):δ7.50(d,J＝3.8Hz 1H),7.43(t,J＝7.6Hz,1H),7.20(t,J＝7.8Hz,1H),7.08(d,J＝7.8Hz,1H),6.85(dd,J＝7.6,3.8Hz,1H),6.76(d,J＝7.6Hz 1H),6.71(d,J＝3.8Hz,1H)，4.26(dd，J＝15.8,7.8Hz,1H)，3.75(dd，J＝19.6,15.8Hz,1H)；3.03(dd，J＝19.6,11.8Hz,1H)，2.93(s,3H)。
实施例13：(4-甲氧基苯基)-1'-甲基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(d6)的化合物的制备
使用(E)-4-(4-甲氧基苯基)-2-氧代丁酸-3-烯酸钾(b7)(0.15mmol,36.65mg)为原料，操作方法同d1，得到白色固体(d6)24.5mg,收率86.3％。dr＝4.2:1。
1H NMR(400MHz；CDCl3):δ7.75(d,J＝7.6Hz,1H),7.42(t,J＝7.8Hz,1H),7.26-7.19(m,1H),6.93(d,J＝7.6Hz,2H),6.72(m,3H),4.31(m,1H),3.63(s,3H),3.53(m,1H),2.91(m,1H),2.81(s,3H)。
实施例14：1'-甲基-3-(噻吩-3-基)-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(d7)的化合物的制备
使用(E)-2-氧代-4-(噻吩-3-基)丁-3-烯酸钾(b8)(0.15mmol,33.05mg)为原料，操作方法同d1，以石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂(乙酸乙酯:石油醚＝5％～10％)，粗产物经柱层析分离提纯，得到白色固体(d7)26.27mg,收率90％。dr＝1.6:1。
1H NMR(400MHz；CDCl3):δ7.52(d,J＝7.5Hz,1H),7.40(m,1H),7.20(m,1H),7.12(m,1H),6.88(m,1H),6.74(d,J＝8.0Hz,1H),6.53(d,J＝4.0Hz,1H),4.13(m,1H),3.72(m,1H),3.00(m,1H),2.89(s,3H)；13C NMR(400MHz；CDCl3)δ174.5,172.4,133.5,132.3,131.4,126.4,126.2,124.8,124.1,123.6,123.0,108.7,85.8,46.7,33.3,26.0。
实施例15：(3-溴苯基)-1'-甲基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(d8)化合物的制备
使用(E)-4-(4-溴苯基)-2-氧代丁酸-3-烯酸钾(b9)为原料(0.15mmol,43.95mg)，操作方法同d1，得到黄色固体(d8)26.61mg,收率71.5％。dr＝1.5:1。
1H NMR(400MHz；CDCl3):δ7.53(d,J＝8.0Hz,1H),7.42(t,J＝8.0Hz,1H),7.35(d,J＝8.0Hz,1H),7.24(t,J＝8.0Hz,1H),7.05(t,J＝8.0Hz,2H)，6.88(d,J＝7.8Hz,1H),6.73(d,J＝8.0Hz,1H)，4.02(m,1H)，3.77(m,1H)，2.93(m,1H)，2.69(s,3H)；13C NMR(400MHz；CDCl3)δ：174.4，172.3，144.3，134.7，131.6，131.5，130.7，130.0，126.2，124.3，124.2，123.7，122.4，108.8，86.1，50.4，32.3，26.0。
实施例16：(4-硝基苯基)-1'-甲基-3H-螺[呋喃-2,3'-二氢吲哚]-2'，5(4H)-二酮(d9)化合物的制备
使用(E)-4-(4-硝基苯基)-2-氧代丁酸-3-烯酸钾b10为原料(0.15mmol,38.89mg)，操作方法同d1，得到黄色固体(d9)37.30mg,收率73.5％。dr＝2:1。
1H NMR(400MHz；CDCl3):δ7.55(d,J＝8.0Hz,1H),7.42(t,J＝8.0Hz,1H),7.22(d,J＝8.0Hz,1H),7.19(m,2H),6.93(d,J＝8.0Hz,2H),6.68(d,J＝7.8Hz,1H),4.07(m,1H),3.82(m,1H),2.90(m,1H),2.81(s,3H)；13C NMR(400MHz；CDCl3)δ174.9,172.6,144.3,132.1,131.3,128.5,128.3,127.6,124.7,124.2,123.5,108.7,86.5,50.9,32.2,25.9。
以上所述，仅是本发明的较佳实例而已，并非对本发明做任何形式的限制。凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。