摘　要：提出了一種由無水三氯化鋁代替質(zhì)子酸或酸酐作催化劑實現(xiàn)吲哚自身偶聯(lián)反應(yīng)的新方法。該方法使用了 廉價的催化劑、操作簡便、高收率（８６％－９０％）且反應(yīng)時間短（小于４０ｍｉｎ）。此反應(yīng)的原子利用率為１００％，在有 機(jī)合成中具有一定的應(yīng)用。通過核磁共振氫譜、核磁共振碳譜對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。另外文中還提出了可能 的反應(yīng)機(jī)理。

引言

吲哚（２，３－苯并吡咯）是一種重要的含氮雜環(huán)化合物，它是有機(jī)合成的重要中間體，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、 食品、飼料添加劑和染料等方面具有廣泛的應(yīng)用。吲哚由于其獨特的生物活性和藥理作用，使它已成為 生物、醫(yī)藥和材料交叉領(lǐng)域的明星分子，多年來一直吸引著化學(xué)工作者對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾和進(jìn)行仿生全合 成研究。自然界含吲哚環(huán)系的化合物分布很廣，自１９８３年以來已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了３　５００多種，其中許多都具有 重要的生物活性，與生命活動密切相關(guān)。對吲哚自身而言，化學(xué)反應(yīng)也極其豐富，可通過各種方法進(jìn)行衍 生化。在吲哚分子結(jié)構(gòu)中，Ｃ－３位的反應(yīng)活性最強(qiáng)，與其相關(guān)的反應(yīng)類型最多，因此在眾多的衍生物中 Ｃ－３位取代的吲哚最引人矚目。 相關(guān)文獻(xiàn)報道，吲哚在質(zhì)子酸或酸酐的催化作用下，會發(fā)生一種自身偶聯(lián)反應(yīng)，這種反應(yīng)的原子利用率為１００％，具有十分重要的研究價值。２０１１年，Ｎｏｒｉｏ?。樱瑁椋猓幔簦嵴n題組報道了吲哚在三氟乙酸酐的催化作用 下攪拌過夜可發(fā)生二聚生成吲哚偶聯(lián)產(chǎn)物；２０１３年，席真等人報道了吲哚在飽和氯化氫氣體的乙醚溶液 中攪拌１８ｈ后也可得到同樣的產(chǎn)物。雖然兩種方法都成功地實現(xiàn)了吲哚的自身偶聯(lián)，但仍存在一定缺 陷：（１）反應(yīng)時間較長（例如１８ｈ或過夜）；（２）產(chǎn)物收率較低（例如６３％）；（３）準(zhǔn)備工作煩瑣（例如需制備飽和 氯化氫氣體的乙醚溶液）。因此，探尋一種適宜的反應(yīng)條件實現(xiàn)吲哚的自身偶聯(lián)仍是一個亟待解決的問題。 眾所周知，無水三氯化鋁是一種經(jīng)濟(jì)易得、便于操作、使用較為廣泛的路易斯酸催化劑。本文嘗試使 用無水三氯化鋁代替氯化氫氣體和三氟乙酸酐催化吲哚的自身偶聯(lián)反應(yīng)。實驗表明，在無水三氯化鋁作催 化劑，０℃和二氯甲烷作溶劑的條件下，反應(yīng)在４０ｍｉｎ內(nèi)即可完成，本文最終實現(xiàn)了三種吲哚自身偶聯(lián)產(chǎn)物 的合成，收率可達(dá)８６％－９０％。 反應(yīng)方程式為：

１　實驗部分

１．１　主要儀器與試劑

儀器：５０ｍＬ圓底燒瓶，磁子，暗箱式紫外分析儀（ＺＦ－２０Ｄ），ＩＮＯＶＡ－４００ＭＨｚ核磁共振儀（美國Ｖａｒｉａｎ 公司），ＢＬ?。保玻埃行碗娮臃治鎏炱?，ＩＫＡ （ＲＨ?。猓幔螅椋恪。保樱龋冢模á螅┬脱h(huán)水式真空泵，ＲＥ－２０００Ａ型旋轉(zhuǎn)蒸 發(fā)儀。

試劑：實驗中使用的試劑均為市售分析純。

１．２　合成步驟

在已放入磁子的５０ｍＬ圓底燒瓶中，將１０ｍｍｏｌ反應(yīng)底物溶解于２０ｍＬ二氯甲烷中，之后把圓底燒瓶 放入冰浴中冷卻至０℃；在通風(fēng)良好且磁子攪拌正常的條件下向圓底燒瓶中分批加入１２ｍｍｏｌ［１３］無水三氯 化鋁，確保反應(yīng)繼續(xù)在０℃下進(jìn)行；用ＴＬＣ薄層色譜分析監(jiān)測反應(yīng)，當(dāng)?shù)孜锿耆磻?yīng)時（小于４０ｍｉｎ），向體 系中緩慢注入０℃的水并不斷攪拌，直至有機(jī)層和水層均變?yōu)槌吻逋噶?；用分液漏斗將有機(jī)層分離并用飽和 食鹽水洗滌三次，有機(jī)層用無水硫酸鈉干燥２０ｍｉｎ后過濾，濾液經(jīng)旋蒸濃縮得到粗產(chǎn)品；粗產(chǎn)品經(jīng)柱層析 （乙酸乙酯／石油醚＝１／６）后得到相應(yīng)的白色固體產(chǎn)物。

１．３　產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征

氘代試劑為ＤＭＳＯ－ｄ６，核磁共振氫譜選取δ＝２．５０ｐｐｍ作為內(nèi)標(biāo)；核磁共振碳譜選取δ＝３９．５ｐｐｍ作為內(nèi)標(biāo)。

產(chǎn)物１ｂ（３－（ｉｎｄｏｌｉｎ－２－ｙｌ）－ １Ｈ－ｉｎｄｏｌｅ）１　Ｈ?。危停遥ǎ矗埃埃停龋模停樱希洌叮?delta;ｐｐｍ：１０．９３（ｓ，１Ｈ），７．５４（ｄ，Ｊ ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），７．４１（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），７．２９（ｓ，１Ｈ），７．１３－７．０６（ｍ，２Ｈ），６．９９－６．９６（ｍ，２Ｈ）， ６．６１－６．５８（ｍ，２Ｈ），５．９８（ｓ，１Ｈ），５．１７（ｔ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），３．４４－３．３８（ｄｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），３．０７ －３．０１（ｄｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ）；１３Ｃ?。危停?（１００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ－ｄ６）δｐｐｍ：１５２．０６，１３６．８７，１２８．２７，１２７．１５， １２５．７１，１２４．２２，１２２．１０，１２１．１３，１１９．３２，１１８．３６，１１８．２４，１１６．９０，１１１．５９，１０８．１２，５５．８５，３７．４２．

產(chǎn)物２ｂ（５－ｍｅｔｈｙｌ－３－（５－ｍｅｔｈｙｌｉｎｄｏｌｉｎ－２－ｙｌ）－ １Ｈ－ｉｎｄｏｌｅ）１?。取。危停?（４００ ＭＨｚ，ＤＭＳＯ－ｄ６）δｐｐｍ：１０．６４ （ｓ，１Ｈ），７．２４（ｓ，１Ｈ），７．１６（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），７．１０（ｓ，１Ｈ），６．８１（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），６．７６（ｓ， １Ｈ），６．６７（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），６．３８（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），５．５８（ｓ，１Ｈ），４．９８（ｔ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ）， ３．２４－３．１８（ｄｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），２．９０－２．８４（ｄｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），２．２５（ｓ，３Ｈ），２．０９（ｓ，３Ｈ）；１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ－ｄ６）δｐｐｍ：１４９．８６，１３５．２１，１２８．６８，１２７．２６，１２６．６１，１２６．０２，１２５．３０，１２４．９７， １２２．６５，１２２．０９，１１８．９１，１１７．６１，１１１．２５，１０８．０８，５６．２６，３７．４４，２１．３６，２０．５９．

產(chǎn)物３ｂ（５－ｂｒｏｍｏ－３－（５－ｂｒｏｍｏｉｎｄｏｌｉｎ－２－ｙｌ）－ １Ｈ－ｉｎｄｏｌｅ）１?。取。危停?（４００ ＭＨｚ，ＤＭＳＯ－ｄ６）δｐｐｍ：１１．１５ （ｓ，１Ｈ），７．６８（ｓ，１Ｈ），７．３６－７．３４（ｍ，２Ｈ），７．２１－７．１７（ｍ，２Ｈ），７．０９（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），６．４９ （ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），６．２０（ｓ，１Ｈ），５．１４（ｔ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），３．４１－３．３６（ｄｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），３．０１ －２．９５（ｄｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ）；１３Ｃ?。危停遥ǎ保埃埃停龋?，ＤＭＳＯ－ｄ６）δｐｐｍ：１５１．２８，１３５．４８，１３１．１１，１２９．６０， １２７．３８，１２６．９２，１２３．８６，１２３．６３，１２１．５２，１１７．５９，１１３．６２，１１１．１２，１０９．５２，１０７．２７，５５．７７，３７．０４

２　分析與討論

２．１　核磁數(shù)據(jù)分析

首先由核磁數(shù)據(jù)可知三個產(chǎn)物的碳、氫原子個數(shù)：產(chǎn)物１ｂ含有１４個氫原子和１６個碳原子；產(chǎn)物２ｂ含 有１８個氫原子和１８個碳原子；產(chǎn)物３ｂ含有１２個氫原子和１６個碳原子。 其次可知三個產(chǎn)物的１?。取。危停倚盘柺窍嗨频?，均有五種相似的特征峰。以產(chǎn)物１ｂ為例說明：

值得注意的是產(chǎn)物２ｂ與１ｂ、３ｂ相比，１?。取。危停液停保常谩。危停以诟邎鲇袃蓚€明顯的－Ｍｅ信號。另外，產(chǎn)物 ２ｂ和３ｂ由于－Ｍｅ和－Ｂｒ的特殊位置，使其１　Ｈ?。危停以诘蛨龆嗔藘山M單峰。 綜上所述，三個產(chǎn)物的１?。取。危停液停保常谩。危停揖c其結(jié)構(gòu)相符。

２．２　反應(yīng)機(jī)理討論 筆者結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)及實驗結(jié)果，提出了可能的反應(yīng)機(jī)理：首先三氯化鋁活化吲哚的Ｃ－３位，生成亞胺 離子中間體，使吲哚的Ｃ－２位顯正電性；接下來另一分子吲哚Ｃ－３位的碳原子進(jìn)攻這個正電中心［１７］， 實現(xiàn)偶聯(lián)；偶聯(lián)中間體發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移［并失去三氯化鋁形成最終產(chǎn)物，離去的三氯化鋁繼續(xù)催化反應(yīng) （圖１）。

３　結(jié)論

綜上所述，本文采用路易斯酸無水三氯化鋁代替質(zhì)子酸或酸酐作催化劑實現(xiàn)了系列吲哚的自身偶聯(lián)反 應(yīng)。這種新方法與前人工作相比的優(yōu)勢有：（１）催化劑廉價易得且使用方便；（２）反應(yīng)時間短；（３）產(chǎn)物收率 高。文中提出的反應(yīng)機(jī)理為今后吲哚相關(guān)偶聯(lián)反應(yīng)的研究提供了依據(jù)。目前，有關(guān)此反應(yīng)的應(yīng)用仍在研究 當(dāng)中。