氧代吲哚啉在天然产物合成中的应用

2019-06-26王明婕

山东化工 2019年11期

王明婕，陈霞

(六盘水师范学院化学与材料工程学院，贵州六盘水 553004)

吲哚化学一直是有机化学研究的重要领域，尤其在近20年的发展中，关于吲哚的转化方法学研究蓬勃发展。吲哚的官能化方法主要包括Fridel-Crafts型反应、Mannich型反应、Aldol型反应、氢化还原、氧化等，为吲哚骨架药物、生物碱等功能分子的合成提供了很多直接、高效的手段。氧化反应作为吲哚官能化转化、吲哚骨架分子合成和氧代吲哚啉类化合物制备的一种基础反应类型，其研究起步较早，在有机合成中应用较为广泛。本文中，将简述吲哚的氧化反应在合成中的应用，为吲哚氧化方法学的研究提供参考。

1 氧代吲哚啉骨架结构

2-氧代吲哚啉、3-氧代吲哚啉或靛红类化合物是氧代吲哚啉的三种结构形式，在功能分子，尤其是天然产物中广泛存在[1-3]，如图1所示。

图1 天然产物中的吲哚啉骨架结构
Fig.1 Indoline skeletons in natural products

除直接存在于功能分子中，氧代吲哚啉作为有机合成中间体，还可用于许多含吲哚骨架功能分子的合成。其中，间氯过氧化苯甲酸或氧化钼氧化吲哚、3-氧代吲哚啉的异构化合成2-氧代吲哚啉是目前应用最为广泛的转化方法。

2 氧代吲哚啉合成和异构化的应用

在含氧代吲哚啉骨架天然产物的合成中，主要使用二甲基过氧化酮[4]或间氯过氧化苯甲酸[5]为氧化剂，直接氧化吲哚获得氧代吲哚啉结构；或者利用加成或烯基化-异构化-Claisen重排(OIC)反应过程，将3-氧代吲哚啉转化为2-氧代吲哚啉，用于功能分子的合成。

2.1 氧代吲哚啉合成方法的应用

在含氧代吲哚啉骨架天然产物的合成中，主要应用二甲基过氧化酮和mCPBA直接氧化吲哚的方式实现。如Jimenez课题组以二甲基过氧化酮为氧化剂，利用吲哚的氧化反应，成功构筑了四环吲哚啉化合物Mitomycin C 和FR900482环状骨架，如图2所示[4]。

图2 二甲基过氧化酮氧化吲哚合成3-氧代吲哚啉
Fig.2 The oxidation of indole in synthesis of 3-oxyindolin with dimethyl peroxide

在(-)-Isatisine A的全合成中，研究者们通过不同的合成路线分别构筑了其氧代吲哚啉骨架结构，相似的是，两种不同的合成路线中，均使用mCPBA直接氧化吲哚的方法，获得3-氧代吲哚啉骨架结构，如图3所示[2-3]。

图3 mCPBA氧化吲哚用于Isatisine A全合成
Fig.3 The oxidation of indole in synthesis of Isatisine A with mCPBA

直接氧化吲哚获得氧代吲哚骨架天然产物是一种最有效的合成路径。直到目前，能够有效利用的吲哚氧化方法非常有限，主要是使用mCPBA为氧化剂应用最多，但存在氧化过程选择性不理想的问题。

2.2 氧代吲哚啉的直接利用

氧代吲哚啉异构化方式的利用，主要通过羰基的加成和异构化的方式实现。如在天然产物8-desbromohinckdentine的合成中，研究者利用氧代吲哚啉的加成和异构化多步转化过程，最终成功构筑了吲哚啉骨架稠环化合物[1]，如图4所示。

图4 氧代吲哚啉异构化方式的应用Fig.4 Application of isomerization of oxyindoline

图5 3-氧代吲哚啉的OIC转化Fig.5 The OIC conversion of 3-oxyindolines

Kawasaki等人则是通过3-氧代吲哚啉的OIC转化方法，即合成2-烯丙氧基-3-氧代吲哚啉结构化合物，然后经过氰甲基化-异构化的反应过程，获得2-氧代吲哚啉，并进一步应用于天然产物的全合成，如图5所示。此种转化方式在Flustramines A、Flustramines C,Flustramide A，Debromoflustramines A等系列天然产物的合成中，发挥了重要作用[6-7]。

氧代吲哚啉在天然产物合成中的应用主要体现在以上两个方面，其成功应用的关键在于氧代吲哚啉前体的合成。