Friedel-Crafts反应是形成碳碳键最有效的方法之一[1],其中,吲哚类化合物是重要的Friedel-Crafts反应单元[2],并存在于许多生物分子、医药化学和有机合成中间体中.另外,吲哚的Friedel-Crafts烷基化产物——双吲哚甲烷,具有广泛的生物活性,如抗菌和抗肿瘤等特性[3,4].因此,双吲哚甲烷合成近年来已经受到越来越多的关注.目前报道的合成双吲哚甲烷类化合物的方法主要有吲哚与醛(酮)反应或吲哚与亚胺反应[5,6],报道过的催化剂种类很多[7～9],但寻求一种环境友好、简便、绿色、高效的催化剂仍然是人们面临的主要任务.杂多酸是一种高效的催化剂,既具有配合物和金属氧化物的结构特性,又具有适中的活性和酸性.近年来,已将杂多酸利用到催化反应中,比如,氧化反应[10]、乙酰化反应[11]、Michael加成[12]、硅醚化反应[13]和其他反应[14]等.本课题组从中得到启发,很好地将杂多酸应用到Mannich催化反应[15,16]和其他的反应中[17,18]。
     因此,考察了用磷钨酸为催化剂,催化吲哚与磺酰亚胺的Friedel-Crafts反应.详细报道了以吲哚和N-磺酰亚胺为原料,合成了一系列的双吲哚甲烷衍生物(Eq.1),并对反应物配比、反应溶剂和催化剂用量等反应条件对产率的影响进行了研究。
     1结果与讨论
     1.1催化剂筛选
     以吲哚(0.4mmol)和N-磺酰亚胺(0.2mmol)作为反应底物,CH2Cl2(5mL)作溶剂,对Friedel-Crafts反应条件进行筛选.首先,对杂多酸(磷钨酸和磷钼酸)进行筛选,如表1所示,当磷钨酸和磷钼酸(10mol%)分别对反应进行催化时,磷钨酸的催化效果要优于磷钼酸,可以得到94%的产率(表1,Entry1).当磷钨酸的用量为10mol%时,得到的Friedel-Crafts反应的产率最好,当催化剂用量减少或增加时,产率都有不同程度降低(表1,Entries3～5).
     1.2溶剂和底物配比的筛选
     在催化反应中,溶剂效应起着很重要的作用.选择好催化剂和催化剂用量后,进一步对反应溶剂进行了筛选,发现乙醇质子溶剂中反应没有发生,在四氢呋喃、乙醚、甲苯和卤代烷烃等非质子溶剂中反应发生,其中以二氯甲烷的收率最高,产率达到94%(表2,Entries1～6).最后,对反应物的配比进行了研究,分别用吲哚:磺酰亚胺的物质的量比为1∶1,2∶1和3∶1进行筛选,发现物质的量比为3∶1时,得到的Friedel-Crafts反应的产率最高(表2,Entry8).
     1.3底物结构对反应产率的影响
     在最优条件,室温下,用10mol%的磷钨酸为催化剂,对不同的吲哚(0.6mmol)和磺酰芳亚胺(0.2mmol)在二氯甲烷中的反应情况进行了研究,其反应结果见表3.从表中可知,对位取代的磺酰亚胺,不论是供电基还是吸电子基,反应都可以顺利进行,但是供电子基取代的亚胺,其产率明显优于吸电子基取代的亚胺,这可能是由于取代基的电子效应所致;当磺酰亚胺的3-位有吸电子基取代时,反应也能顺利进行;当底物为脂肪醛或杂环醛时,可以得到中等偏上的产率;当吲哚环上的氮被甲基(或乙基)取代时,则表现出较高的反应活性.