吲哚[2,3‑b]咔唑类化合物的合成方法与流程

本发明属于有机化学技术领域。

技术背景

吲哚咔唑及其衍生物具有重要的光学性能及生物活性。其中吲哚[3,2-b]咔唑及其衍生物因其潜在的电学和光学性能得到广泛关注，目前已被证明吲哚[3,2-b]咔唑及其衍生物以及其聚合物能被制备作有机发光管，有机场效应晶体管，有机薄膜晶体管和光伏器件。另外，吲哚[2,3-b]咔唑及其衍生物具有重要的生物活性，是一种重要的药物中间体，其衍生物已被广泛应用于抗癌，抗菌，抗真菌等研究。鉴于其重要性，多种合成吲哚[2,3-b]咔唑的方法被开发。weikesu等报道了以吲哚，苯甲醛为原料在路易斯酸催化作用下一步合成吲哚[2,3-b]咔唑化合物，但该法存在区域选择性，其中部分产物为吲哚[3,2-b]咔唑(参见journalofchemicalresearch,2009:191-194)。pulakj.bhuyan等报道了以吲哚，苯甲醛为原料在i2催化作用下合成吲哚[2,3-b]咔唑(参见synthesis,2008,2,0286–0292)。相似地，el-sayed等报道了以h2so4做催化剂合成吲哚[2,3-b]咔唑(参见journalofheterocyclicchemistry,2016,53:188-196)。但这些方法均存在反应条件不温和，副产物多，后处理繁琐，适用范围不广泛等问题，使吲哚[2,3-b]咔唑及其衍生物的应用收到很大的限制。因此研究开发简单，绿色，适用广泛的方法来合成吲哚[2,3-b]咔唑类化合物，不仅具有重要的理论意义，而且具有重要的应用价值。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种吲哚[2,3-b]咔唑类化合物的合成方法，合成过程操作简单，反应条件温和，底物适用范围广泛。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，吲哚[2,3-b]咔唑类化合物的合成方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)将二(2-吲哚基)甲烷类化合物和芳香醛化合物溶于溶剂中，

2)加入催化剂，在室温条件下搅拌，反应；

3)反应结束后过滤，洗涤。

进一步的，所述芳香醛化合物为

或者

r:h，me,br,f,meo,n(me)2。

所述二(2-吲哚基)甲烷类化合物为

溶剂为乙醇；催化剂为草酸；反应温度为室温。

芳香醛化合物为单醛基化合物，按物质的量之比，二(2-吲哚基)甲烷类化合物:芳香醛化合物:催化剂＝1:1:0.5。

或者芳香醛化合物为双醛基化合物，按物质的量之比，二(2-吲哚基)甲烷类化合物:芳香醛化合物:催化剂＝2:1:0.5。

芳香醛化合物为对苯二甲醛。

本发明与现有技术相比具有以下优点：(1)合成过程为一锅串联反应，简单，高效；(2)反应使用草酸作催化剂，乙醇作溶剂，在室温条件下进行，符合绿色化学要求；(3)反应不存在区域选择性，所得化合物不含有吲哚[2,3-b]咔唑副产物；(4)后处理经过过滤洗涤就能得到高纯度产物，操作简单；(5)底物的使用范围广泛。因此，本发明为吲哚[2,3-b]咔唑类化合物的合成提供了一条简单高效且绿色环保的新方法。

具体实施方式

实施方式一

一种吲哚[2,3-b]咔唑类化合物的合成方法，合成过程为：

将二(2-吲哚基)甲烷类化合物1和芳香醛化合物2溶于溶剂中，然后加入催化剂，在室温条件下搅拌5小时，反应结束后直接过滤并用少量冰乙醇洗涤从而制得吲哚[2,3-b]咔唑类化合物3，反应方程式为：

其中r1，r2为氢，但并不因此受限；r3为氢，氟，氯，溴，甲基，甲氧基，二甲氨基等，但并不因此受限；溶剂为乙醇；催化剂为草酸；反应温度为室温。

进一步优选，按物质的量之比，二(2-吲哚基)甲烷类化合物:芳香醛化合物:催化剂＝1:1:0.5。

实施方式二

一种吲哚[2,3-b]咔唑类化合物的合成方法，合成过程为：将二(2-吲哚基)甲烷类化合物1和对苯二甲醛4溶于溶剂中，然后加入催化剂，在室温条件下搅拌5小时，反应结束后直接过滤并用少量冰乙醇洗涤从而制得吲哚[2,3-b]咔唑类化合物5，反应方程式为：

其中r1，r2为氢，但并不因此受限；溶剂为乙醇；催化剂为草酸；反应温度为室温。

进一步优选，按物质的量之比，二(2-吲哚基)甲烷类化合物:芳香醛化合物:催化剂＝2:1:0.5。

实施例1

在10ml圆底烧瓶中，将二(2-吲哚基)甲烷(0.5mmol,123.0mg)及草酸(0.25mmol,22.5mg)溶解于5ml乙醇中，然后加入苯甲醛2a(0.5mmol,53mg)，在室温条件搅拌反应5小时。待反应结束后，过滤，并用少量冰乙醇洗涤得白色固体3a(157mg,94.5％)。¹hnmr(400mhz,dmso-d6):δ＝11.10(s,2h),7.37-7.40(m,2h),7.32(d,j＝4.0hz,2h),7.17(d,j＝4.0hz,2h),6.97-7.02(m,2h),6.81-6.85(m,2h),5.49(s,1h),4.17-4.42(m,2h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6):δ＝142.94,137.04,131.74,130.45,126.54,120.92,118.73,118.60,115.22,115.01,112.17,111.32,38.16,23.24；hrms(esi):[m+h⁺]calcd.for[c24h18fn2]⁺,353.1454；found,353.1454.

实施例2

在10ml圆底烧瓶中，将二(2-吲哚基)甲烷(0.5mmol,123.0mg)及草酸(0.25mmol,22.5mg)溶解于5ml乙醇中，然后加入对甲基苯甲醛2b(0.5mmol,60mg)，在室温条件搅拌反应5小时。待反应结束后，过滤，并用少量冰乙醇洗涤得白色固体3b(163mg,94％)。¹hnmr(400mhz,dmso-d6):δ＝11.05(s,2h),7.30(d,j＝4.0hz,2h),7.23(d,j＝4.0hz,2h),7.17(d,j＝4.0hz,2h),6.95-6.99(m,4h),6.79-6.83(m,2h),5.42(s,1h),4.16-4.41(m,2h),2.18(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6):δ＝143.78,137.02,134.92,131.63,129.06,128.65,126.67,120.82,118.76,118.61,112.46,111.23,38.63,23.27,21.10；hrms(esi):[m+h⁺]calcd.for[c25h21n2]⁺,349.1705；found,349.1701.

实施例3

在10ml圆底烧瓶中，将二(2-吲哚基)甲烷(0.5mmol,123.0mg)及草酸(0.25mmol,22.5mg)溶解于5ml乙醇中，然后加入对氟苯甲醛2c(0.5mmol,62mg)，在室温条件搅拌反应5小时。待反应结束后，过滤，并用少量冰乙醇洗涤得白色固体3c(158mg,90％)。¹hnmr(400mhz,dmso-d6):δ＝11.10(s,2h),7.37-7.40(m,2h),7.32(d,j＝4.0hz,2h),7.17(d,j＝4.0hz,2h),6.97-7.02(m,2h),6.81-6.85(m,2h),5.49(s,1h),4.17-4.42(m,2h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6):δ＝142.94,137.04,131.74,130.45,126.54,120.92,118.73,118.60,115.22,115.01,112.17,111.32,38.16,23.24；hrms(esi):[m+h⁺]calcd.for[c24h18fn2]⁺,353.1454；found,353.1454.

实施例4

在10ml圆底烧瓶中，将二(2-吲哚基)甲烷(0.5mmol,123.0mg)及草酸(0.25mmol,22.5mg)溶解于5ml乙醇中，然后加入对溴苯甲醛2d(0.5mmol,92mg)，在室温条件搅拌反应5小时。待反应结束后，过滤，并用少量冰乙醇洗涤得白色固体3d(188mg,91％)。¹hnmr(400mhz,dmso-d6):δ＝11.12(s,2h),7.37(d,j＝4.0hz,2h),7.31-7.34(m,4h),7.17(d,j＝4.0hz,2h),6.97-7.01(m,2h),6.82-6.86(m,2h),5.49(s,1h),4.18-4.42(m,2h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6):δ＝146.40,137.07,131.91,131.40,131.07,126.51,121.02,119.07,118.84,118.57,111.84,111.40,38.37,23.26；hrms(esi):[m+h⁺]calcd.for[c24h18brn2]⁺,413.0653；found,413.0640.

实施例5

在10ml圆底烧瓶中，将二(2-吲哚基)甲烷(0.5mmol,123.0mg)及草酸(0.25mmol,22.5mg)溶解于5ml乙醇中，然后加入对甲氧基苯甲醛2e(0.5mmol,68mg)，在室温条件搅拌反应5小时。待反应结束后，过滤，并用少量冰乙醇洗涤得白色固体3e(169mg,93.7％)。¹hnmr(400mhz,dmso-d6):δ＝11.04(s,2h),7.31(d,j＝4.0hz,2h),7.25(d,j＝6.0hz,2h),7.18(d,j＝4.0hz,2h),6.96-7.00(m,2h),6.80-6.84(m,2h),6.74(d,j＝4.0hz,2h),5.42(s,1h),4.16-4.40(m,2h),3.65(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6):δ＝157.62,138.73,137.04,131.56,129.61,126.69,120.79,118.76,118.59,113.77,112.59,111.21,55.26,38.18,23.26；hrms(esi):[m+h⁺]calcd.for[c25h21n2o]⁺,365.1654；found,365.1660.

实施例6

在10ml圆底烧瓶中，将二(2-吲哚基)甲烷(0.5mmol,123.0mg)及草酸(0.25mmol,22.5mg)溶解于5ml乙醇中，然后加入邻甲氧基苯甲醛2f(0.5mmol,68mg)，在室温条件搅拌反应5小时。待反应结束后，过滤，并用少量冰乙醇洗涤得白色固体3f(155mg,85％)。¹hnmr(400mhz,dmso-d6):δ＝11.02(s,2h),7.30(d,j＝4.0hz,2h),7.10-7.13(m,3h),7.01-7.05(m,1h),6.95-6.99(m,2h),6.79-6.83(m,2h),6.66(d,j＝4.0hz,1h),6.54-6.58(m,j＝4.0hz,1h),5.98(s,1h),4.17-4.42(m,2h),4.12(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6):δ＝156.61,136.95,134.46,131.88,129.98,127.07,126.57,120.92,120.83,118.66,118.55,118.38,112.77,111.18,56.34,39.36,23.25；hrms(esi):[m+h⁺]calcd.for[c25h21n2o]⁺,365.1654；found,365.1658.

实施例7

在10ml圆底烧瓶中，将二(2-吲哚基)甲烷(0.5mmol,123.0mg)及草酸(0.25mmol,22.5mg)溶解于5ml乙醇中，然后加入对二甲氨基苯甲醛2g(0.5mmol,75mg)，在室温条件搅拌反应5小时。待反应结束后，过滤，并用少量冰乙醇洗涤得淡黄色固体3g(171mg,91.0％)。¹hnmr(400mhz,dmso-d6):δ＝11.00(s,2h),7.30(d,j＝4.0hz,2h),7.20(d,j＝4.0hz,2h),7.14(d,j＝4.0hz,2h),6.95-6.99(m,2h),6.79-6.83(m,2h),6.55(d,j＝4.0hz,2h),5.34(s,1h),4.15-4.39(m,2h),2.78(s,6h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6):δ＝148.98,137.05,134.51,131.43,129.17,126.83,120.74,118.94,118.54,112.96,112.69,111.17,40.74,38.11,23.31；hrms(esi):[m+h⁺]calcd.for[c26h24n3]⁺,378.1970；found,378.1968.

实施例8

在10ml圆底烧瓶中，将二(2-吲哚基)甲烷(0.5mmol,123.0mg)及草酸(0.12mmol,11.3mg)溶解5ml乙醇中，然后加入对对苯二甲醛4(0.25mmol,34mg)，在室温条件搅拌反应5小时。待反应结束后，过滤，并用少量冰乙醇洗涤得白色固体5(118mg,80％)。¹hnmr(400mhz,dmso-d6):δ＝11.01(s,4h),7.26(d,j＝4.0hz,4h),7.21(d,j＝2.0hz,4h),7.01(d,j＝4.0hz,4h),6.92-6.96(m,4h),6.69-6.73(m,4h),5.37(s,2h),4.14-4.32(m,4h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6):δ＝143.72,137.08,131.59,128.82,126.89,120.76,118.97,118.53,112.32,111.18,39.28,23.33；hrms(esi):[m+h⁺]calcd.for[c42h31n4]⁺,591.2549；found,591.2548.