基于3-吲哚甲基胺的不对称烷基化反应研究

吲哚单元是许多天然及非天然化合物的重要组成部分；吲哚类化合物，尤其是双吲哚甲基类化合物具有很好的如抗病毒、抗细胞毒素等重要生物活性。基于3-吲哚甲基胺或其类似物的不对称烷基化反应还很少有人报道，因此，合成手性吲哚类化合物是一个极具价值和挑战性的课题。本项目拟首次研究在手性磷酸催化下，取代吲哚与3-吲哚甲基胺的不对称F-C烷基化反应，合成具有光学活性的非对称双吲哚甲基类化合物；本项目还将首次研究在手性磷酸催化下，烯酰胺(enamide)或烯氨基甲酸酯(enecarbamate)与3-吲哚甲基胺的不对称烷基化反应，合成具有光学活性的新型3-取代吲哚类化合物。该方法学对于丰富手性吲哚类化合物的合成及发现具有生物活性的新型吲哚类化合物具有很好的学术价值，对于合成含有吲哚单元的手性药物也具有很大的应用前景。同时，该方法学为发现具有强生理活性的新型手性吲哚类生物碱提供了新的设计合成思路。

首先我们对手性酸催化烯酰胺与3-吲哚甲基醇的烷基化反应进行了研究，取得了高达96％ee的对映选择性和96％的收率。这是在有机催化层面上首次实现手性酸催化的不对称烷基化反应，该研究工作发表在2009年的Organic Letters上(Org. Lett., 2009, 4620-4623)。有机合成评论杂志Synfacts对该工作进行了亮点追踪报道。上述工作完成后，我们期望将烯酰胺用没有预活化的酮化合物代替，实现手性酸催化酮与3-吲哚甲基醇的直接不对称烷基化反应，但是失败了。我们对3-吲哚甲基醇进行了结构上的改造，用靛红与吲哚生成的3-吲哚甲基醇代替原来的芳香醛与吲哚生成的活性醇，成功的实现了手性酸催化的脂肪酮与3-吲哚甲基醇的直接不对称烷基化反应。该工作发表在2012年的Angew. Chem. Int. Ed.上(Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 1899-1902)。同时，我们对手性胺催化3-吲哚甲基醇与脂肪醛的不对称烷基化/手性酸催化的不对称F-C烷基化串联反应也进行了研究。通过手性伯胺硫脲催化脂肪醛与3-吲哚甲基醇的不对称烷基化，继而进行酸催化的F-C烷基化，成功合成了多取代、高立体选择性的Cyclopenta[b]indole衍生物。这类化合物的核心结构片段在许多具有生物活性的有机分子以及天然化合物中经常出现。该工作发表在2012年的Angew. Chem. Int. Ed.上(Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 1059-1062)。此外，我们还成功实现了质子酸催化脂肪醛与活性醇的直接烷基化反应。在稿件准备期间，Li 和Chi 在Chem. Eur. J. (2012, 17, 12272)上发表了类似的工作，我们的工作投稿到Chine. J. Chem.并被成功接收发表(2012, 30, 15-18)。除了我们在有机催化的烷基化反应上取得了突出成果外，我们同时对其他一些重要的化学反应也进行了研究。我们利用简单修饰的苏氨酸作为催化剂，成功实现了羟基丙酮与靛红亚胺的不对称Mannich反应，通过改变反应溶剂，在同一催化剂作用下分别获得了具有反式和顺式选择性的Mannich产物。该工作发表在J. Org. Chem.(2012, 77, 3589-3594)上。