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  吲哚酮类化合物是很多碱性天然产物和具有生物活性药物的重要的分子骨架^[1], 并且吲哚酮C(3)位取代基的类型、空间构型的不同, 都使该类物质具有不同的生物活性.因而这类化合物的合成也一直受到了广泛的研究^[2].最常用的方法是用过渡金属催化N-芳基丙烯酰胺与自由基进行环化反应来合成具有不同取代基的五元氮杂环吲哚酮^[3].

  可见光作为一种来源丰富的、易得到的和可再生的清洁能源^[4], 它在有机合成中的应用受到了化学工作者的关注, 但是由于大部分的有机分子不能直接吸收可见光, 所以可见光在有机合成中的应用大大受到了限制.近几年, 经过MacMillan^[5], Yoon^[6]和Stephenson^[7]等的深入研究证明了钌(Ⅱ)和铱(Ⅲ)等金属络合物具有良好光催化性能, 在可见光催化的有机合成中有广泛的应用.随后, 很多化学工作者对价廉又能很好吸收可见光的有机染料(如曙红Y)进行了大量研究, 很多关于可见光下染料催化的有机化学反应被报道了出来^[8].

  由自由基与不饱和烯烃的串联环化反应来构建碳碳键的方法, 在有机合成中被广泛应用^[9], 众多研究中通过可见光下碳卤键的断裂来生成α-羰基烷基自由基, 与不饱和烯烃进行串联环化反应合成一系列环状化合物的报道有很多^[10].关于在可见光下, 用N-芳基丙烯酰胺与α-羰基烷基自由基进行环化反应来合成吲哚酮类化合物的方法也有相关研究报道^[11], 但在这些报道中所用的光催化剂为金属钌(Ⅱ)和铱(Ⅲ)等金属络合物, 而这类催化剂价格昂贵, 难处理, 不易再回收利用, 因而反应的经济性较低.在我们的工作中, 用廉价易得, 易处理的曙红Y作为光催化剂, 用溴丙二酸二乙酯与N-芳基丙烯酰胺反应, 生成了一系列可见光催化研究中未合成过的丙二酰基取代的吲哚酮.

  1    结果与讨论

  1.1    反应条件的探讨

  首先, 我们选取N-甲基-N-芳基丙烯酰胺(1a)和溴丙二酸二乙酯(2)作为反应底物, 用N, N-二甲基甲酰胺(DMF)作反应溶剂, 加入2 mol%曙红Y, 40 mol% NEt₃, 2 equiv. NaHCO₃, 在空气中室温下用12 W蓝色LED灯照射反应溶液.经过24 h, 以45%的收率得到了吲哚酮类化合物产物3a(表 1, Entry 1).经检测发现反应物1a并未反应完全.因而延长反应时间至36 h(表 1, Entry 2), 发现反应物1a仍有剩余且反应收率并未增加.控制其它条件不变, 改变反应溶剂, 发现在溶剂CH₃CN、二氯甲烷(DCM)、CH₃OH、1, 4-dioxane、四氢呋喃(THF)(表 1, Entries 3～7)这些溶剂中反应产率很低.因为用的是水溶性的曙红Y, 因而猜想在溶剂中加入水增加催化剂的溶解性, 当用DMSO, DMF-H₂O (V：V=1：1), DMF-H₂O (V：V=2：1), DMF-H₂O (V：V=1：2)这几种溶剂进行实验时(表 1, Entries 8～11), 发现产率明显提高且在DMF-H₂O (V：V=2：1)作为溶剂时反应收率最高能达到85%.于是, 在DMF-H₂O (V：V=2：1)作为溶剂时对无机碱进行筛选, 发现用Na₂HPO₄, K₂CO₃, CH₃COONa, KOH, NH₄Cl这些碱替代NaHCO₃时反应收率都有所降低(表 1, Entries 12～16).

  表2 控制实验^a Table2. Control experiments

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  Entry	Base	Yieldb/%
  1	NaHCO3	n.d.c
  2	NaHCO3	n.d.d
  3	CH3COOH	14e
  4	—	15f
  5	NaHCO3	68g
  6	—	n.d.h
  7	NaHCO3	84i
  8	NaHCO3	83j
  aReaction conditions: N-aryl acrylamides (1a) (0.25 mmol) and diethyl bromomalonate (2) (0.5 mmol) with base (2 equiv.), Eosin Y (2 mol%), NEt3 (40 mol%), DMF-H2O (V：V=2：1, 2 mL), one 12 W blue LED irradiation under an air atmosphere at r.t. for 24 h. bIsolated yields, n.d. stands for no react. cIn the dark. d In the absence of Eosin Y. eUse CH3COOH instead of NaHCO3. f In the absence of NaHCO3. g In the absence of NEt3. h In the absence of NaHCO3 and NEt3. i Under the N2 balloon. j Use Ru(bpy)3Cl2 instead of Eosin Y.

  表2 控制实验^a
  Table2. Control experiments
  表1 反应条件的优化^a Table1. Optimization of reaction conditions

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  Entry	Solvent	Base	Yieldb/%
  1	DMF	NaHCO3	45
  2	DMF	NaHCO3	44
  3	CH3CN	NaHCO3	Trace
  4	DCM	NaHCO3	Trace
  5	CH3OH	NaHCO3	n.d.
  6	1, 4-Dioxane	NaHCO3	12
  7	THF	NaHCO3	14
  8	DMSO	NaHCO3	75
  9	DMF-H2O (V：V=1：1)	NaHCO3	73
  10	DMF-H2O (V：V=2：1)	NaHCO3	85
  11	DMF-H2O (V：V=1：2)	NaHCO3	60
  12	DMF-H2O (V：V=2：1)	Na2HPO4	40
  13	DMF-H2O (V：V=2：1))	K2CO3	61
  14	DMF-H2O (V：V=2：1)	NaOAc	51
  15	DMF-H2O (V：V=2：1)	KOH	32
  16	DMF-H2O (V：V=2：1)	NH4Cl	25
  aReaction conditions: N-aryl acrylamides (1a) (0.25 mmol) and diethyl bromomalonate (2) (0.5 mmol) with base (2 equiv.), Eosin Y (2 mol%), NEt3 (40 mol%), solvent (2 mL), one 12 W blue LED irradiation under an air atmosphere at r.t. for 24 h; b Isolated yields, n.d. stands for no react.

  表1 反应条件的优化^a
  Table1. Optimization of reaction conditions

  同时, 做了相关的控制实验, 当反应中缺少光照或缺少曙红Y时, 检测不到反应产物3a(表 2, Entries 1, 2);当加入CH₃COOH代替NaHCO₃或不加入NaHCO₃时, 产物3a的收率大大降低(表 2, Entries 3, 4);当在反应中不加入NEt₃时, 反应收率降低到68%(表 2, Entry 5);当在反应体系中NEt₃和NaHCO₃均不加入时, 检测不到反应产物(表 2, Entry 6);当反应在氮气氛围中进行时, 3a的收率变化不大为84%(表 2, Entry 7);当用金属催化剂Ru(bpy)₃Cl₂代替曙红Y时反应收率并没有增加(表 2, Entry 8).因而选定曙红Y (2 mol%), NaHCO₃ (2 equiv.), NEt₃ (40 mol%), DMF-H₂O (V：V=2：1, 2 mL)在空气中室温条件下反应24 h作为最优反应条件.

  1.2    反应底物的拓展

  表3 吲哚酮衍生物的合成^a Table3. Synthesis of oxindole derivatives

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  表3 吲哚酮衍生物的合成^a
  Table3. Synthesis of oxindole derivatives

  最优反应条件确定后, 对反应底物进行拓展, 各种N-芳基丙烯酰胺与溴丙二酸二乙酯的反应结果总结如表 3.首先对位于苯胺对位不同取代基的反应情况进行试验, 结果发现, 无论是供电子基团还是拉电子基团(e.g., Me, Et, F, Cl, CF₃)都能获得较好收率的吲哚酮化合物(表 3, Entries 2～6, 产率71%～90%).然而当对位为硝基取代基时, 获得的对应吲哚酮产物收率仅为40%(表 3, Entry 7).推测这种实验结果是由于硝基较强的拉电子效应引起的.当对苯环邻位不同取代基进行探究时发现, 无论是供电子基团还是拉电子基团, 反应收率变化不大, 均为中等收率(表 3. Entry 8, 产率63%; Entry 9, 产率51%; Entry 10, 产率47%), 这可能是由于较强的空间位阻效应使收率低于位于对位时的收率.当取代基位于苯环间位时(e.g., CH₃, CF₃)分别得到了78%收率的3k, 3k'异构体(表 3, Entry 11)和75%收率的3l, 3l'异构体(表 3, Entry 12).随后, 对N原子上不同保护基时的反应情况进行实验, 发现获得中等收率的对应的吲哚酮类化合物(表 3, Entry 13, 产率68%; Entry 14, 产率61%; Entry 15, 产率56%).但是当N原子上没有保护基团时, 检测不到相应的产物(表 3, Entry 16).对2, 4-二取代的N-芳基苯胺和苯基甲基丙烯酸酯进行实验, 前者能得到收率为72%的相应产物(表 3, Entry 17), 但是后者不能检测到相应产物(表 3, Entry 18).最后, 对N-甲基-N-萘基甲基丙烯酰胺和N-甲基-N-苯基酰胺作为反应底物进行实验, 发现能得到52%的N-甲基-N-萘基甲基丙烯酰胺的产物(表 3, Entry 19), 不能检测到N-甲基-N-苯基酰胺的产物(表 3, Entry 20).

  1.3    对反应机理的探讨

  在实验结果和前人工作的基础上^[10～13], 提出了该反应的可能机理(Scheme 2):首先, 在可见光下, 曙红Y吸收光子变为激发态的曙红Y, 然后处于激发态的曙红Y给出一个电子给溴代丙二酸二乙酯, 生成了曙红Y正离子自由基^[14]和丙二酸二乙酯自由基.随后, 丙二酸二乙酯自由基与1a发生加成反应生成了自由基A, 接着A发生分子内的碳环化反应生成了中间体B, 而后曙红Y正离子自由基氧化中间体B生成了环己二烯正离子C和曙红Y, 完成了氧化淬灭循环.最终由无机碱从C脱去一个氢离子而获得了产物3a.

  

  图图式1 捕捉自由基过程

  Figure 图式1. Procedure of chemical trapping

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  为了近一步说明反应机理, 在1 mmol 1a和2 mmol 2的反应体系中加入2 equiv.的电子捕捉剂2, 2, 6, 6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO), 结果没能检测到理论产物3a, 并且回收了79%的反应底物1a (Scheme 1).这一实验说明该反应涉及自由基的生成^[11f].

  

  图图式2 可能的反应机理

  Figure 图式2. Plausible reaction mechanism

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  2    结论

  本文通过用曙红Y作光催化剂实现了可见光下N-芳基丙烯酰胺与溴丙二酸二乙酯的自由基加成环化反应, 曙红Y的使用较大地降低了反应成本, 并且该反应为一系列包含丙二酰基的吲哚酮的合成提供了一种更简便的方法.更多的关于可见光催化的自由基环化反应的研究在我们实验室进行中.

  3    实验部分

  3.1    仪器与试剂

  熔点用WRS-2A熔点仪测定的, 使用前未校正; ¹H NMR与¹³C NMR谱使用Bruker ARX-400型核磁共振仪测得, 内标为TMS, CDCl₃为溶剂; 高分辨质谱用Bruker Daltonics micrOTOF II, ESI作离子源.玻璃仪器反应前进行干燥, TLC用GF254硅胶板在紫外灯下进行检测的.溶剂并未经过纯化与干燥.所用的药品除邻三氟甲基苯胺、间三氟甲基苯胺、对三氟甲基苯胺和溴代丙二酸二乙酯采购于阿拉丁试剂有限公司外, 其余药品和试剂均采购于国药集团化学试剂有限公司.药品与试剂均为分析纯且未经进一步处理.

  3.2    实验方法

  3.2.1    N-芳基丙烯酰胺类化合物的制备

  取上步中得到的产物7.5 mmol加入40 mL干燥过的THF中, 冰浴至0 ℃, 再分3次加入1.3 equiv.的氢化钠, 加入完毕搅拌15 min后, 缓慢加入碘甲烷, 加毕室温反应.反应完成后, 用水淬灭反应, 乙酸乙酯萃取3次, 合并有机相.用无水硫酸钠干燥, 旋干溶剂, 用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂通过柱色谱分离得到N-烷基-N-芳基丙烯酰胺衍生物^[15].

  在氮气保护下向50 mL的三颈瓶中加入25 mL干燥过的二氯甲烷、10 mmol的芳基胺、1.2 equiv.的三乙胺, 冰浴至0 ℃.利用滴液漏斗加入1.2 equiv.的丙烯酰氯, 加入完毕后在室温反应搅拌过夜.用过量的碳酸氢钠溶液中和, 二氯甲烷萃取3次, 合并有机相, 再用2 mol/L盐酸溶液洗2次, 饱和食盐水洗2次.有机相用无水硫酸钠干燥, 旋干溶剂, 用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂通过柱色谱分离得到N-位置没有保护基的芳基丙烯酰胺.

  3.3.2    丙二酰基取代的吲哚酮类化合物的制备

  1, 3-二甲基-5-硝基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3g):黄色油状物, 产率40%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 8.31 (dd, J=8.6, 2.2 Hz, 1H), 8.10 (d, J=2.2 Hz, 1H), 7.01 (dd, J=29.1, 6.5 Hz, 1H), 4.22～4.12 (m, 2H), 3.92～3.80 (m, 2H), 3.30 (d, J=8.3 Hz, 3H), 3.08 (dd, J=7.8, 6.1 Hz, 1H), 2.72～2.49 (m, 2H), 1.49 (s, 3H), 1.26 (t, J=7.2 Hz, 3H), 1.15 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 179.4, 168.4, 168.3, 149.1, 143.4, 133.1, 125.7, 119.2, 107.8, 61.8, 61.6, 48.6, 47.1, 35.6, 26.7, 24.3, 13.9, 13.8; HRMS (ESI) calcd for C₁₈H₂₂N₂NaO₇ (M+ Na)⁺: 401.1304, found 401.1319.

  1, 3-二甲基-7-甲基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3h):无色油状物, 产率63%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.01 (d, J=7.4 Hz, 2H), 6.94 (dd, J=8.4, 6.4 Hz, 1H), 4.16 (q, J=7.1 Hz, 2H), 3.88 (td, J=10.7, 7.1 Hz, 1H), 3.73 (td, J=10.8, 7.2 Hz, 1H), 3.52 (s, 3H), 3.05 (dd, J=7.8, 5.6 Hz, 1H), 2.61 (s, 3H), 2.59～2.45 (m, 2H), 1.39 (s, 3H), 1.25 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.11 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 179.3, 168.9, 168.8, 141.1, 132.2, 131.9, 128.5, 124.3, 107.9, 61.6, 61.3, 48.7, 47.1, 35.9, 26.2, 24.5, 21.1, 13.9, 13.8. HRMS (ESI) calcd for C₁₉H₂₅NNaO₅ (M+Na)⁺: 370.1608, found 370.1625.

  在10 mL的圆底烧瓶中加入N-芳基丙烯酰胺类化合物(1a) (0.25 mmol, 1.0 equiv.), 溴丙二酸二乙酯(2) (0.50 mmol, 2.0 equiv.), 曙红Y (water soluble, 0.02 equiv.), NaHCO₃ (2.0 equiv.), NEt₃ (0.4 equiv.)和溶剂DMF-H₂O (V：V=2：1, 2 mL).反应液在一个12 W的蓝光LED灯下(距离反应瓶5 cm)室温搅拌24 h.反应用TLC检测.反应完全后, 用10 mL水对反应液进行淬灭, EtOAc萃取(10 mL×3).除去水层, 有机层用Na₂SO₄干燥, 然后进行柱色谱分离产物.

  1, 3-二甲基-4-三氟甲基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3l)和1, 3-二甲基-6-三氟甲基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3l'):黄色油状物, 产率75%. 3l: ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.48 (t, J=7.9 Hz, 1H), 7.37 (d, J=8.0 Hz, 1H), 7.09 (d, J=7.8 Hz, 1H), 4.20～4.07 (m, 2H), 3.99～3.82 (m, 2H), 3.26 (s, 3H), 2.95 (t, J=6.9 Hz, 1H), 2.76 (dd, J=14.6, 6.1 Hz, 1H), 2.66 (dd, J=14.6, 7.7 Hz, 1H), 1.55 (s, 3H), 1.25 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.15 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 178.8, 168.5, 168.3, 145.3, 129.0, 120.3, 120.2, 111.8, 61.6, 61.4, 49.0, 48.7, 35.3, 35.3, 26.5, 23.5, 23.5, 13.9, 13.8; HRMS (ESI) calcd for C₁₉H₂₂F₃NNaO₅ (M+Na)⁺: 424.1326, found 424.1342. 3l': ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.37 (d, J=7.6 Hz, 1H), 7.31 (t, J=3.8 Hz, 1H), 7.09 (s, 1H), 4.17 (q, J=7.1 Hz, 2H), 3.88 (td, J=10.8, 7.1 Hz, 1H), 3.67 (td, J=10.8, 7.1 Hz, 1H), 3.29 (s, 3H), 3.03 (dd, J=8.2, 5.4 Hz, 1H), 2.60 (qd, J=14.4, 6.8 Hz, 2H), 1.45 (s, 3H), 1.26 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.09 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 178.9, 168.8, 168.5, 144.1, 136.0, 123.8, 119.5, 104.8, 61.8, 61.5, 48.5, 47.2, 35.7, 26.4, 24.3, 13.9, 13.7; HRMS (ESI) calcd for C₁₉H₂₂F₃NNaO₅ (M+Na)⁺: 424.1326, found 424.1342.

  1, 3-二甲基-3-异丁酸二乙酯基苯并吲哚酮(3s):黄色油状物, 产率52%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.76 (d, J=8.0 Hz, 1H), 7.60～7.53 (m, 2H), 7.48 (t, J=6.6 Hz, 2H), 7.01 (d, J=7.5 Hz, 1H), 4.19～4.06 (m, 2H), 3.75 (td, J=10.7, 7.1 Hz, 1H), 3.57 (s, 3H), 3.42 (td, J=10.8, 7.1 Hz, 1H), 3.27 (td, J=12.8, 6.4 Hz, 1H), 2.98 (dd, J=14.3, 5.9 Hz, 1H), 2.71 (dd, J=14.3, 7.7 Hz, 1H), 1.75 (s, 3H), 1.21 (t, J=7.1 Hz, 3H), 0.92 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 172.2, 169.0, 169.0, 136.7, 136.4, 133.3, 126.9, 126.5, 126.4, 123.4, 122.6, 119.6, 108.6, 61.5, 61.2, 49.2, 46.4, 41.4, 31.5, 29.7, 13.9, 13.6; HRMS (ESI) calcd for C₂₂H₂₅NNaO₅ (M+Na)⁺: 406.16141, found 406.1625.

  1, 3-二甲基-7-三氟甲基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3i):无色油状物, 产率51%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.60 (d, J=8.0 Hz, 1H), 7.38 (d, J=7.2 Hz, 1H), 7.16 (t, J=7.7 Hz, 1H), 4.29～.10 (m, 2H), 3.98～3.79 (m, 1H), 3.68 (td, J=14.3, 7.2 Hz, 1H), 3.46 (d, J=1.8 Hz, 3H), 3.04 (dd, J=8.2, 5.4 Hz, 1H), 2.73～2.41 (m, 2H), 1.44 (s, 3H), 1.26 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.10 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 180.1, 168.6, 141.5, 140.6, 134.7, 126.6, 121.8, 61.7, 61.5, 48.4, 45.5, 36.0, 28.9, 24.8, 13.9, 13.7; HRMS (ESI) calcd for C₁₉H₂₂F₃NNaO₅ (M+Na)⁺: 424.1326, found 424.1342.

  1-苯基-3-甲基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3o):黄色油状物, 产率56%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.57 (t, J=7.6 Hz, 2H), 7.47 (dd, J=17.9, 7.7 Hz, 3H), 7.25 (td, J=15.4, 9.5 Hz, 2H), 7.12 (t, J=7.4 Hz, 1H), 6.84 (d, J=7.8 Hz, 1H), 4.15 (q, J=7.0 Hz, 2H), 3.85 (tt, J=14.3, 7.1 Hz, 1H), 3.76～3.65 (m, 1H), 3.26 (dd, J=8.1, 5.6 Hz, 1H), 2.74～2.60 (m, 2H), 1.56 (s, 3H), 1.23 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.12 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 178.8, 168.9, 168.7, 143.5, 134.5, 131.9, 129.6, 128.2, 128.1, 126.8, 123.8, 122.9, 109.5, 61.7, 61.4, 48.8, 47.2, 36.1, 25.1, 13.9, 13.8; HRMS (ESI) calcd for C₂₃H₂₅NNaO₅ (M+Na)⁺: 418.1603, found 418.1625.

  1, 3, 5-三甲基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3b):无色油状物, 产率86%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.10 (d, J=7.8 Hz, 1H), 7.01 (s, 1H), 6.77 (d, J=7.9 Hz, 1H), 4.22～4.12 (m, 2H), 3.87 (td, J=10.8, 7.1 Hz, 1H), 3.74 (td, J=10.8, 7.1 Hz, 1H), 3.23 (s, 3H), 3.06 (dd, J=8.0, 5.5 Hz, 1H), 2.56 (tq, J=14.3, 6.8 Hz, 2H), 2.36 (s, 3H), 1.41 (s, 3H), 1.25 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.12 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 179.3, 168.9, 168.8, 141.1, 132.1, 131.9, 128.5, 124.3, 107.9, 61.6, 61.3, 48.7, 47.1, 35.9, 26.2, 24.5, 21.1, 13.9, 13.8; HRMS (ESI) calcd for C₁₉H₂₅NNaO₅ (M+Na)⁺: 370.1625, found 370.1625.

  1-正丁基-3-甲基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3n):黄色油状物, 产率61%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.29 (d, J=9.6 Hz, 1H), 7.19 (d, J=7.3 Hz, 1H), 7.06 (t, J=7. 5 Hz, 1H), 6.89 (d, J=7.8 Hz, 1H), 4.24～4.10 (m, 2H), 3.84 (td, J=10.8, 7.1 Hz, 1H), 3.74 (t, J=7.4 Hz, 2H), 3.66 (td, J=10.8, 7.2 Hz, 1H), 3.09 (dd, J=8.4, 5.0 Hz, 1H), 2.63～2.49 (m, 2H), 1.73～1.65 (m, 2H), 1.46 (dd, J=14.9, 7.5 Hz, 2H), 1.41 (s, 3H), 1.25 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.09 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.00 (t, J=7.3 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 179.2, 168.9, 168.8, 142.9, 132.2, 128.1, 123.7, 122.1, 108.4, 61.6, 61.3, 48.6, 47.0, 39.8, 35.8, 29.5, 24.7, 20.2, 13.9, 13.8, 13.8; HRMS (ESI) calcd for C₂₁H₂₉NNaO₅ (M+Na)⁺: 398.1932, found 398.1938.

  1, 3-二甲基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3a)^[16]:黄色油状物, 产率85%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.34～7.26 (m, 1H), 7.19 (d, J=7.3 Hz, 1H), 7.08 (t, J=7.9 Hz, 1H), 6.87 (d, J=7.8 Hz, 1H), 4.15 (q, J=7.1 Hz, 2H), 3.80～3.90 (m, 1H), 3.74～3.63 (m, 1H), 3.24 (s, 3H), 3.04 (dd, J=8.1, 5.5 Hz, 1H), 2.63～2.49 (m, 2H), 1.41 (s, 3H), 1.24 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.09 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 179.3, 168.9, 168.8, 143.4, 132.1, 128.3, 123.5, 122.5, 108.1, 61.6, 61.4, 48.7, 47.1, 35.9, 26.2, 24.5, 13.9, 13.8;HRMS (ESI) calcd for C₁₈H₂₃NNaO₅ (M+Na)⁺: 356.1453, found 356.1468.

  1, 3-二甲基-5-三氟甲基基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3f):黄色油状物, 产率71%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.60 (d, J=8.1 Hz, 1H), 7.43 (s, 1H), 6.96 (d, J=8.2 Hz, 1H), 4.23～4.07 (m, 2H), 3.90～3.71 (m, 2H), 3.30 (d, J=15.4 Hz, 3H), 3.12～2.96 (m, 1H), 2.60 (td, J=14.4, 6.8 Hz, 2H), 1.46 (s, 3H), 1.25 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.11 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 179.3, 168.5, 168.5, 146.5, 132.7, 126.2, 120.4, 120.4, 107.9, 61.7, 61.4, 48.7, 47.1, 35.7, 26.4, 24.4, 13.9, 13.7; HRMS (ESI) calcd for C₁₉H₂₂F₃NNaO₅ (M+Na)⁺: 424.1326, found 424.1342.

  1-乙基-3-甲基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3m):无色油状物, 产率68%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.33～7.25 (m, 1H), 7.19 (d, J=7.1 Hz, 1H), 7.06 (t, J=7.5 Hz, 1H), 6.89 (d, J=7.8 Hz, 1H), 4.21～4.11 (m, 2H), 3.90～3.61 (m, 4H), 3.07 (dd, J=8.3, 5.2 Hz, 1H), 2.63～2.49 (m, 2H), 1.41 (s, 3H), 1.32 (t, J=7.2 Hz, 3H), 1.25 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.09 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 178.9, 168.9, 168.8, 142.5, 132.3, 128.2, 123.8, 122.2, 108.3, 61.6, 48.7, 47.0, 35.8, 34.7, 29.7, 24.6, 13.9, 13.8, 12.7; HRMS (ESI) calcd for C₁₉H₂₅NNaO₅ (M+Na)⁺: 370.1612, found 370.1625.

  1, 3-二甲基-7-氯-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3j):黄色油状物, 产率47%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.22 (d, J=8.1 Hz, 1H), 7.07 (d, J=7.3 Hz, 1H), 6.98 (t, J=7.7 Hz, 1H), 4.16 (q, J=7.1 Hz, 2H), 3.90 (td, J=10.8, 7.1 Hz, 1H), 3.72 (td, J=10.7, 7.1 Hz, 1H), 3.61 (s, 3H), 3.06 (dd, J=8.2, 5.4 Hz, 1H), 2.63～2.46 (m, 2H), 1.41 (s, 3H), 1.26 (t, J=7.2 Hz, 3H), 1.14 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 179.5, 168.8, 168.6, 139.4, 135.0, 130.5, 123.2, 121.9, 115.6, 61.7, 61.5, 48.5, 46.9, 36.1, 29.6, 24.8, 13.9, 13.8; HRMS (ESI) calcd for C₁₈H₂₂ClN-NaO₅ (M+Na)⁺: 390.1061, found 390.1079.

  1, 3-二甲基-5, 7-二氯-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3q):白色固体, 产率72%. m.p. 82.3～84.8 ℃; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.26 (d, J=2.0 Hz, 1H), 7.05 (d, J=2.0 Hz, 1H), 4.21～4.14 (m, 2H), 4.00～3.80 (m, 2H), 3.59 (s, 3H), 3.06 (dd, J=8.2, 5.4 Hz, 1H), 2.60 (dd, J=14.5, 5.4 Hz, 1H), 2.48 (dd, J=14.4, 8.2 Hz, 1H), 1.41 (s, 3H), 1.27 (t, J=7.2 Hz, 3H), 1.18 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 179.0, 168.5, 168.4, 138.1, 136.2, 129.9, 127.9, 122.5, 116.0, 61.8, 61.6, 48.5, 47.2, 35.9, 29.6, 24.6, 13.9, 13.8; HRMS (ESI) calcd for C₁₈H₂₁Cl₂NNaO₅ (M+ Na)⁺: 424.0676, found 424.0689.

  1, 3-二甲基-5-氟-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3d):黄色油状物, 产率80%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.04～7.00 (d, 1H), 6.96～6.94 (d, J=2.4 Hz, 1H), 6.80 (dd, J=8.5, 4.1 Hz, 1H), 4.17 (dd, J=14.3, 7.1 Hz, 2H), 3.92 (td, J=10.8, 7.1 Hz, 1H), 3.81 (td, J=10.8, 7.1 Hz, 1H), 3.24 (s, 3H), 3.05 (dd, J=8.1, 5.4 Hz, 1H), 2.61 (dd, J=14.4, 5.4 Hz, 1H), 2.52 (dd, J=14.4, 8.1 Hz, 1H), 1.43 (s, 3H), 1.26 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.14 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 178.9, 168.7, 168.6, 139.4, 133.9, 114.6, 111.7, 108.7, 61.7, 61.5, 53.5, 48.6, 47.5, 35.7, 26.4, 24.4, 13.9, 13.8; HRMS (ESI) calcd for C₁₈H₂₂FNNaO₅ (M+Na)⁺: 374.13741, found 374.13740.

  1, 3-二甲基-5-乙基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3c):无色油状物, 产率90%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.13 (d, J=7.9 Hz, 1H), 7.04 (s, 1H), 6.79 (d, J=7.9 Hz, 1H), 4.16 (q, J=7.1 Hz, 2H), 3.88 (td, J=10.8, 7.1 Hz, 1H), 3.71 (td, J=10.8, 7.2 Hz, 1H), 3.24 (d, J=6.7 Hz, 3H), 3.09 (dd, J=8.0, 5.5 Hz, 1H), 2.70～2.48 (m, 4H), 1.42 (s, 3H), 1.28～1.22 (m, 6H), 1.11 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 179.4, 168.9, 168.9, 141.2, 138.6, 132.2, 127.3, 123.2, 107.9, 61.6, 61.3, 48.7, 47.2, 35.9, 28.6, 26.2, 24.5, 15.9, 13.9, 13.8; HRMS (ESI) calcd for C₂₀H₂₇NNaO₅ (M+Na)⁺: 384.1781, found 384.1781.

  1, 3-二甲基-5-氯-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3e):无色油状物, 产率82%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.32～7.25 (m, 1H), 7.15 (d, J=2.0 Hz, 1H), 6.80 (d, J=8.3 Hz, 1H), 4.19～4.11 (m, 2H), 3.94～3.76 (m, 2H), 3.22 (s, 3H), 3.03 (dd, J=8.2, 5.4 Hz, 1H), 2.63～2.47 (m, 2H), 1.41 (s, 3H), 1.24 (t, J=7.1 Hz, 3H), 1.14 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 178.8, 168.6, 168.5, 142.0, 133.8, 128.2, 127.8, 123.9, 109.1, 61.7, 61.5, 48.7, 47.4, 35.7, 26.3, 24.4, 13.9, 13.8; HRMS (ESI) calcd for C₁₈H₂₂ClNNaO₅ (M+Na)⁺: 390.1061, found 390.1079.

  辅助材料(Supporting Information)所有新化合物的¹H NMR和¹³C NMR图谱.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

  1, 3-二甲基-4-甲基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3k)和1, 3-二甲基-6-甲基-3-异丁酸二乙酯基吲哚酮(3k'):黄色油状物, 产率78%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.20～7.11 (m, 2H), 7.02 (d, J=7.5 Hz, 1H), 6.89～6.75 (m, 3H), 6.67 (t, J=12.3 Hz, 3H), 4.15～4.05 (m, 7H), 3.89～3.62 (m, 4H), 3.60～3.47 (m, 2H), 3.19 (dd, J=4.0, 1.9 Hz, 9H), 3.05～2.86 (m, 3H), 2.79～2.65 (m, 2H), 2.60～2.42 (m, 4H), 2.34 (t, J=7.6 Hz, 9H), 1.52～1.43 (m, 6H), 1.35 (d, J=1.5 Hz, 3H), 1.20 (tt, J=5.2, 3.7 Hz, 9H), 1.10～0.96 (m, 9H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 179.7, 179.3, 167.0, 168.8, 168.7, 168.7, 143.8, 138.4, 135.3, 129.1, 128.8, 128.2, 125.2, 123.2, 122.9, 109.1, 105.9, 61.6, 61.4, 48.8, 48.7, 47.9, 46.9, 35.9, 34.1, 26.3, 26.2, 24.5, 22.4, 21.8, 18.3, 13.9, 13.8; HRMS (ESI) calcd for C₁₉H₂₅NNaO₅ (M+Na)⁺: 370.1608, found 370.1625.

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  图式1  捕捉自由基过程

  Scheme 1  Procedure of chemical trapping

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  图式2  可能的反应机理

  Scheme 2  Plausible reaction mechanism

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  表 1  反应条件的优化^a

  Table 1.  Optimization of reaction conditions

  Entry	Solvent	Base	Yieldb/%
  1	DMF	NaHCO3	45
  2	DMF	NaHCO3	44
  3	CH3CN	NaHCO3	Trace
  4	DCM	NaHCO3	Trace
  5	CH3OH	NaHCO3	n.d.
  6	1, 4-Dioxane	NaHCO3	12
  7	THF	NaHCO3	14
  8	DMSO	NaHCO3	75
  9	DMF-H2O (V：V=1：1)	NaHCO3	73
  10	DMF-H2O (V：V=2：1)	NaHCO3	85
  11	DMF-H2O (V：V=1：2)	NaHCO3	60
  12	DMF-H2O (V：V=2：1)	Na2HPO4	40
  13	DMF-H2O (V：V=2：1))	K2CO3	61
  14	DMF-H2O (V：V=2：1)	NaOAc	51
  15	DMF-H2O (V：V=2：1)	KOH	32
  16	DMF-H2O (V：V=2：1)	NH4Cl	25
  aReaction conditions: N-aryl acrylamides (1a) (0.25 mmol) and diethyl bromomalonate (2) (0.5 mmol) with base (2 equiv.), Eosin Y (2 mol%), NEt3 (40 mol%), solvent (2 mL), one 12 W blue LED irradiation under an air atmosphere at r.t. for 24 h; b Isolated yields, n.d. stands for no react.

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  表 2  控制实验^a

  Table 2.  Control experiments

  Entry	Base	Yieldb/%
  1	NaHCO3	n.d.c
  2	NaHCO3	n.d.d
  3	CH3COOH	14e
  4	—	15f
  5	NaHCO3	68g
  6	—	n.d.h
  7	NaHCO3	84i
  8	NaHCO3	83j
  aReaction conditions: N-aryl acrylamides (1a) (0.25 mmol) and diethyl bromomalonate (2) (0.5 mmol) with base (2 equiv.), Eosin Y (2 mol%), NEt3 (40 mol%), DMF-H2O (V：V=2：1, 2 mL), one 12 W blue LED irradiation under an air atmosphere at r.t. for 24 h. bIsolated yields, n.d. stands for no react. cIn the dark. d In the absence of Eosin Y. eUse CH3COOH instead of NaHCO3. f In the absence of NaHCO3. g In the absence of NEt3. h In the absence of NaHCO3 and NEt3. i Under the N2 balloon. j Use Ru(bpy)3Cl2 instead of Eosin Y.

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  表 3  吲哚酮衍生物的合成^a

  Table 3.  Synthesis of oxindole derivatives

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