关键词:
(S)-3-取代-3-羟基-2-吲哚酮
有机催化
不对称合成
氮氧杂环丙烷
三乙胺
摘要:
背景:自从上世纪60年代著名的“反应停”事件以来,手性药物的研发及临床研究已成为国际研究的热点。目前世界常用的化学药物中手性药物占据了60%的比例。但是手性药物长期都只能从动植物体内提取或天然化合物的转化获得,这导致手性药物来源严重短缺。因此,简单、绿色、高效的不对称合成方法研究,对手性药物的合成至关重要,且已经成为药物化学研究领域的前沿和热点。含季碳手性中心的3-羟基-2-吲哚酮是一种特别重要的手性优势骨架,存在于众多药物分子以及天然产物中,具有良好的结构多样性以及优异的生物活性,如抗菌、抗肿瘤、抗炎、抗氧化及生长激素促分泌素。由于目前该骨架的构筑大多数是基于金属催化,而金属催化存在金属残留问题,限制了其用于药物合成。因此,开发有机小分子催化的(S)-3-取代-3-羟基-2-吲哚酮类衍生物的不对称合成新方法具有重要的医药研究价值。目的:本文以廉价易得的三乙胺为小分子催化剂,开发一种高效简洁的不对称氧化新方法,构建含季碳手性中心的3-羟基-2-吲哚酮骨架,合成一系列光学纯的高对映选择性的(S)-3-取代-3-羟基-2-吲哚酮类的衍生物,建立(S)-3-取代-3-羟基-2-吲哚酮手性药物分子库,为新药研发提供重要数据支持与应用价值。方法:首先,以靛红衍生物为起始底物合成一系列消旋的3-取代-2-吲哚酮衍生物。其次,探索氧化剂、催化剂、温度、添加剂、溶剂等单因素对3-取代-2-吲哚酮的不对称氧化反应的影响,确定最优反应条件。最后,在最优反应条件下,以手性氮氧杂环丙烷为氧化剂,合成一系列(S)-3-取代-3-羟基-2-吲哚酮类手性衍生物。同时利用核磁共振氢谱、碳谱、高效液相、高分辨质谱、旋光仪等一系列方法,对目标化合物的结构进行分析和表征。结果:通过单因素实验对反应条件进行系统优化,确定的最优反应条件为:催化剂为三乙胺(10 mol%),溶剂为甲苯(1.0 m L),氧化剂为(1-S)-(+)-10-樟脑磺哑嗪(1.2 equiv.),温度为-40℃,反应时间为2 h,(S)-3-苯基-3-羟基-2-吲哚酮的产率为99%,对映选择性为93%。在最优的反应条件下,以消旋的3-取代-2-吲哚酮衍生物为底物,经过不对称氧化反应,得到一系列相应的(S)-3-取代-3-羟基-2-吲哚酮衍生物,产率为34~99%,对映选择性为32~96%。结果显示,N(1)上的叔丁氧羰基(Boc)对该反应的效率以及立体选择性至关重要。其次,吲哚酮环及苯环上的吸电子基团均有利于该不对称氧化反应,实现高催化效率以及高对映选择性。而给电子基团可以提高该目标产物的对映选择性,但对其产率有影响。此外,该不对称氧化反应对芳香杂环以及烷基亦具有较好的容忍性。结论:综上诉述,运用廉价易得的三乙胺为小分子催化剂,(1-S)-(+)-10-樟脑磺哑嗪为氧化剂,可快速、经济、高效地合成一系列结构多样的光学纯(S)-3-取代-3-羟基-2-吲哚酮衍生物。该有机催化反应操作简单,反应快速,无金属离子残留,杂质易处理,可实现高对映选择性。该不对称氧化方法构建的手性(S)-3-取代-3-羟基-2-吲哚酮衍生物分子库,可供生物活性筛选,为新药研发开拓新途径。