吲哚类化合物的合成及其相关问题研究1.docx

天津大学博士学位论文 中文摘要
中文摘要
吲哚是一种重要的精细化工原料,广泛应用于医药、农药、香料、染料、食品和饲料添加剂等领域。3-甲基吲哚和5-甲氧基吲哚是吲哚的重要衍生物和化学合成中间体。对于这几种化合物简便、经济工业合成方法的研究,一直是研究工作者关注的热点。
在吲哚合成研究中,本文最初考虑以我国氯霉素工业副产的邻硝基乙苯为起点进行试验,设想将苯环上的乙基功能化可以降低反应温度,从而增加反应专属性,并使产物较易于精制。基于此,我们设计了吲哚合成路线一。路线一以邻硝基乙苯为反应原料,经通常的氧化和还原操作得到2-()苯胺,然后环合得到吲哚。但反应结果并不理想,%。对此我们只好放弃其作为工业方法开发的可能。
吲哚合成路线二借鉴了Watanabe吲哚合成以及Ryuichi的邻氨基苯乙醇环合条件,以邻硝基甲苯为原料,首先用甲醛对苯环上的甲基进行羟甲基化合成邻硝基苯乙醇,然后采用Raney Ni为催化剂催化邻硝基苯乙醇氢化还原以及邻氨基苯乙醇的闭环,最终合成了吲哚,%。本文对该路线进行了系统工业化条件研究,取得了以下成果:
1、研究了羟甲基化缩合反应,阐明该反应是一个两步串联反应,其中第一步为平衡反应。对该反应进行了优化,得到最适合该反应的催化剂为20
%NaoH水溶液,最佳反应温度为50℃,~。
2、对羟甲基化反应中催化剂碱量减少的原因进行了探讨,表明这是因为碱催化下甲醛的Cannizzaro歧化反应所生成的甲酸中和了碱催化剂。 3、对催化氢化反应的研究结果表明,Raney Ni是适合该反应的催化剂;催
化氢化可以在有或没有溶剂的条件下进行;反应的最佳反应温度为110
℃;Raaey Ni催化剂在催化氢化中的活性稳定性良好。 4、对催化环化反应的研究结果表明,Raney Ni催化下邻氨基苯乙醇的环化
机理可能是按照先脱氢后环合的路线进行;贵金属元素的加入(除钌外)
能够有效提高Raney Ni催化剂的环合活性,其中金属钯的效果最佳:
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到RaneyNi-Rh体系时,效果最佳。 5、发现在环化反应中,高温、有氧存在、Raney Ni催化下,吲哚(可能与
邻氨基苯乙醇也有关)能够发生二聚反应生成不对称的2,3’-二吲哚。此外,本文利用邻硝基乙苯,平行地运用羟甲基化、氢化还原和闭环反应,
,总收率也达到约70%。
。路线一是从邻硝基乙苯出发、探索Bamberger反应的模型实验。路线二从邻硝基甲苯出发,在羟甲基化为邻硝基苯乙醇之后采用锌粉还原成相应的羟胺,)-4-甲氧基苯胺。通过RuCl2(PPh3)3催化闭环,。对于邻硝基苯乙醇起,还原、转位、闭环三步收率分别为
62%、%%,总约15%。
关键词: 吲哚,3-甲基吲哚,5-甲氧基吲哚,Raney Ni,Bamberger反应
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ABSTRACT
tndole is an important fine chemical widely used for the syntheses of pharmaceuticals,agricultural chemicals,perfumes,dyes,and additives to foods and feed -Methyl indole and 5一methoxy indole a∞important intermediates to a
number of useful indole ,facile and economical syntheses of
these articles a∞intensively pursued by research workers in the field.
During initiation of this research,the first thing cfllne to our mind wilts to take advantage ofthe superfluous supply ofo-nitro ethylbenzene as starting material which was a byproduct fTom production of chMramphenicol by a unique process developed years