一种利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法及产物

本发明属于有机化学合成，具体涉及一种利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法及产物。

背景技术：

1、吲哚及其衍生物是一类重要的含氮芳香杂环化合物，广泛存在于众多活性化合物和药物结构中，具有重要的药物活性和生理活性；同时作为一种重要的医药中间体在精细化工和医药、农药、染料、香料等相关行业都有着广泛的用途。通过对吲哚骨架官能团化可以得到不同结构的吲哚衍生物。在过去的二十多年中，通过导向基团对吲哚2-位烷基化反应取得了巨大的进展。然而这些方法存在如下问题：(1)反应需要贵金属催化参与反应，例如钯、钌、铑、铱等，极大地限制其在有机合成中的应用；(2)反应需要在较高温度下进行，反应条件苛刻且反应速率慢；(3)烷基化反应大多需要预官能化试剂，如卤代物，醇及活性烯烃类，从而使该合成方法受到极大限制，也不符合当今绿色化学发展的要求。因此开发条件温和及绿色高效的吲哚2-位烷基化新方法具有重大的意义。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法，以解决现有技术存在的需要贵金属催化剂、苛刻的高温反应、需要预官能化试剂及反应效率低等问题。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法，包括如下步骤：

4、(1)将式1所示的n-嘧啶/吡啶基吲哚类化合物、式2所示的丙酸甲酯、光催化剂以及电解质溶于有机溶剂中制成均相溶液；

5、(2)将步骤(1)所述的均相溶液泵入配备有光电催化的微通道反应装置中进行反应，得到式3所示的吲哚2-位烷基化产物；

6、其中，式1所示的n-嘧啶/吡啶基吲哚类化合物为：

7、

8、式2所示的丙酸甲酯为：

9、

10、式3所示的吲哚2-位烷基化产物为：

11、

12、式中，r选自氢、烷基、烷氧基、卤素或氰基中的任意一种；

13、x选自n或者ch。

14、具体地，所述的光催化剂选自氯化铈、溴化铈、硫酸铈、三氟甲磺酸铈、氯化铁、溴化铁中的任意一种或两种以上的组合；优选为氯化铈。

15、具体地，所述的电解质选自四丁基六氟磷酸铵、四丁基四氟硼酸铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基碘化铵、四乙基碘化铵、四乙基溴化铵、四乙基高氯酸铵、四甲基碘化铵、四甲基溴化铵、碘化铵、碘化钠、溴化铵、三氟乙酸、溴化钠中的任意一种或两种以上的组合；优选为四丁基氯化铵和三氟乙酸。

16、具体地，所述的有机溶剂选自乙腈、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氟乙醇、六氟异丙醇、甲醇、乙醇中任意一种或两种以上的组合，优选为乙腈。

17、进一步地，式1所示的n-嘧啶基吲哚类化合物在混合均相溶液中的浓度为0.01～0.10mmol/ml，优选0.04mmol/ml；式2所示的丙酸甲酯化合物在混合均相溶液中的浓度为0.02～0.30mmol/ml，优选为0.12mmol/ml。

18、进一步地，所述的电解质在混合均相溶液中的浓度为0.01～0.15mmol/ml，优选为0.06mmol/ml；所述的光催化剂在混合均相溶液中的浓度为0.001～0.01mmol/ml，优选为0.002mmol/ml。

19、具体地，所述的配备有光电催化的微通道反应装置包括进料泵、阳极片、阴极片、led灯光源、微通道反应器和接收器；其中，所述阳极片和阴极片分别设置在微通道反应器的反应通道两侧，并与外部电源连接；所述led灯光源围绕在微通道反应器的四周，并沿着反应通道设置；所述进料泵、微通道反应器和接收器依次通过管道串联连接。

20、进一步地，所述阳极片为石墨碳电极、铂片电极、镍片电极或不锈钢电极，优选阳极片为石墨碳电极。

21、进一步地，所述阴极片为石墨碳电极、铂片电极、镍片电极或不锈钢电极，优选阴极片为铂片电极。

22、进一步地，均相溶液以50～500μl/min(优选100μl/min)的流速泵入微通道反应装置，并控制反应的温度为22～50℃(优选为40℃)，反应停留时间为1～10min，优选为5min。

23、进一步地，微通道反应装置中，控制通入的电流为3～25ma，优选为5ma；控制光照的蓝光波长为390～470nm，优选400nm。

24、更进一步地，本发明还要求保护上述方法制备得到的式3所示的吲哚2-位烷基化产物。

25、有益效果：

26、(1)本发明首次以n-嘧啶/吡啶基吲哚类化合物和丙酸甲酯为底物实现吲哚2-位烷基化，该方法无需贵金属催化剂，且使用非官能化的试剂，条件温和、操作简便。

27、(2)本发明采用光电微通道反应装置，能够有效提高反应的传质和传热速率，实现对反应过程的精确控制，从而提高反应速率，反应更加安全、高效和绿色环保。

28、(3)本发明制备了具有潜在药物活性和生理活性的吲哚2-位烷基化产物。

技术特征：

1.一种利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法，其特征在于，所述的光催化剂选自氯化铈、溴化铈、硫酸铈、三氟甲磺酸铈、氯化铁、溴化铁中的任意一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法，其特征在于，所述的电解质选自四丁基六氟磷酸铵、四丁基四氟硼酸铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基碘化铵、四乙基碘化铵、四乙基溴化铵、四乙基高氯酸铵、四甲基碘化铵、四甲基溴化铵、碘化铵、碘化钠、溴化铵、三氟乙酸、溴化钠中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自乙腈、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氟乙醇、六氟异丙醇、甲醇、乙醇中任意一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法，其特征在于，式1所示的n-嘧啶基吲哚类化合物在混合均相溶液中的浓度为0.01～0.10mmol/ml；式2所示的丙酸甲酯化合物在混合均相溶液中的浓度为0.02～0.30mmol/ml。

6.根据权利要求1所述的利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法，其特征在于，所述的电解质在混合均相溶液中的浓度为0.01～0.15mmol/ml；所述的光催化剂在混合均相溶液中的浓度为0.001～0.01mmol/ml。

7.根据权利要求1所述的利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法，其特征在于，所述的配备有光电催化的微通道反应装置包括进料泵、阳极片、阴极片、led灯光源、微通道反应器和接收器；其中，所述阳极片和阴极片分别设置在微通道反应器的反应通道两侧，并与外部电源连接；所述led灯光源围绕在微通道反应器的四周，并沿着反应通道设置；所述进料泵、微通道反应器和接收器依次通过管道串联连接。

8.根据权利要求1所述的利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法，其特征在于，均相溶液以50～500μl/min的流速泵入微通道反应装置，并控制反应的温度为22～50℃，反应停留时间为1～10min。

9.根据权利要求1所述的利用微通道光电催化技术实现吲哚2-位烷基化的方法，其特征在于，微通道反应装置中，控制通入的电流为3～25ma，控制光照的蓝光波长为390～470nm。

10.一种由权利要求1所述方法制备得到的式3所示的吲哚2-位烷基化产物。

技术总结
一种利用微通道光电催化技术实现吲哚2‑位烷基化的方法及产物，将N‑嘧啶/吡啶基吲哚类化合物、丙酸甲酯、光催化剂以及电解质溶于有机溶剂中制成均相溶液；然后将均相溶液泵入配备有光电催化的微通道反应装置中进行反应，得到吲哚2‑位烷基化产物。本发明首次以N‑嘧啶/吡啶基吲哚类化合物和丙酸甲酯为底物实现吲哚2‑位烷基化，该方法无需贵金属催化剂，且使用非官能化的试剂，条件温和、操作简便。采用光电微通道反应装置，能够有效提高反应的传质和传热速率，实现对反应过程的精确控制，从而提高反应速率，反应更加安全、高效和绿色环保。

技术研发人员：郭凯,徐斌燕,段金电,徐高晨,方正,朱宁,季栋,李玉光,沈磊
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13