基于alpha-亚胺金属卡宾的多环吲哚及生物碱骨架的合成方法研究

The indole ring system is the most ubiquitous heterocycle in biologically active natural products and pharmaceutical products. Thus, the synthetic methodologies and functionalizations of indoles have attracted wide interest and became a frontier of organic chemistry. On the basis of our previous work, navel approaches to a diversity of polycyclic indole systems as well as the skeleton of some pyrroloindoline alkaloids from 3-sulfonyl-[1,2,3]triazolo[4,5-b]indoles are proposed. Through a α-imino rhodium carbine intermediate, triazolo[4,5-b]indoles are expected to undergo transannulations, cyclopropanations, C-H/O-H insertions, and arylations in the presence of transition-metal catalysts to afford a variety of valuable indole derivatives, such as pyrroloindolines, furoindolines, spirocyclopropyl indoles, and biindoles. Furthermore, facile and highly efficient preparations of 3-sulfonyl-[1,2,3]triazolo[4,5-b]indoles will be also investigated and developed in this project.

吲哚环是一大类生物活性天然产物和药物分子的基本骨架，因此有关吲哚的合成方法和官能团化研究一直受到人们的广泛关注，是当今有机合成化学的前沿和热点领域之一，具有重要科学意义。本申请项目拟在前期工作的基础上，发展由三氮唑并[4,5-b]吲哚高选择性合成多环吲哚类化合物及吡咯并吲哚啉生物碱骨架的新方法。基于三氮唑并吲哚在过渡金属催化剂存在下开环形成alpha-亚胺金属卡宾的机理，设计出一系列过渡金属催化的三氮唑并吲哚的转移环化、C-H插入、O-H插入、芳基化等反应，以期将三氮唑并吲哚转变为各种吲哚衍生物，包括吡咯并吲哚啉、呋喃并吲哚啉、吡啶并吲哚啉、联吲哚、螺环丙基吲哚等，并通过进一步转化合成出具有多环体系的吡咯并吲哚啉生物碱骨架。与此同时，本申请项目还将发展三氮唑并吲哚的简洁、高效合成新方法。

吲哚环是一大类生物活性天然产物和药物分子的基本骨架，其合成方法和官能团化研究一直受到人们的广泛关注。在本项目执行期间，我们系统研究了3-重氮吲哚-2-亚胺的制备与转化，发展了基于这类金属卡宾前体的一些插入反应、环加成反应、C-C偶联反应、叶立德形成反应等，合成出一系列结构新颖的吲哚衍生物。主要创新结果包括：（1）发展了一种由吲哚和磺酰基叠氮制备3-重氮吲哚-2-亚胺类化合物的方法，该方法简洁高效，原料简单易得，普适性好；（2）发展了由3-重氮吲哚-2-亚胺原位产生的金属卡宾的C-H、N-H、O-H插入反应，提供了3-芳基、3-氨基、3-烷氧基取代的吲哚-2-胺，及一些具有螺环和稠合7-14元环骨架吲哚衍生物的合成方法；（3）发展了过渡金属催化下3-重氮吲哚-2-亚胺与环状烯醚、共轭二烯的形式(3+2)和（4+3）环加成反应，合成得到了吡啶并吲哚等多种复杂稠环吲哚衍生物；（4）发展了由3-重氮吲哚-2-亚胺原位产生的金属卡宾形成氮、硫、氧、卤素叶立德的反应，提供了3-烯丙基-3-氨基吲哚-2-亚胺、3-烯丙基和3-联烯基取代的3-芳硫基吲哚啉-2-亚胺、2-氨基吲哚-3-硫醚、3-卤代基吲哚-2-胺、吡嗪并吲哚等的合成方法；（5）发展了由3-重氮吲哚-2-亚胺合成3-芳基吲哚-2-胺和3-烯丙基吲哚-2-胺的一些新方法。在研究过程中，还发现了一类新的重氮化合物。这些结果不仅丰富了杂环化学、重氮化合物化学和金属卡宾化学的内容，而且得到的一些化合物具有强的荧光性质，在有机光催化剂、光电材料等领域具有潜在应用价值。