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溴苯醯氯 90e 時,反應時間只需 2 小時,但產率較為不

第二部分: 多官能基取代的苯并呋喃與吲哚之合成 2-1 序論

當使用具有立體障礙的 2- 溴苯醯氯 90e 時,反應時間只需 2 小時,但產率較為不

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佳,只有 30% (entry 4)。接著我們一樣使用環己甲醯氯 90b 進行反應,反應 12 小時,產率只有 20% (entry 5),較先前產物 91ab 的產率(62%)大為下降許多。

表二、以不同醯氯與不同水楊醛衍生物進行苯并呋喃合成反應

2-4-3 以不同醯氯與不同醯胺醛化合物進行吲哚合成反應

有了合成苯并呋喃的經驗之後,我們試圖將水楊醛上的羫基(OH)換成醯胺 基(NCOR),冀望在同樣的反應條件下合成吲哚產物。首先使用起始物苯醯胺醛 分子 92a,依序加入苯醯氯 90c、三丁基膦和三乙基胺後,於室溫下並無反應,

因此加熱至 80 oC,反應 20 小時後,可得吲哚產物 26ac,產率為 75% (表三,entry 1)。此反應結果相當的好,接著我們將苯醯氯換為 4-氯苯醯氯 90f 以及醋酸酐 90h 在相同條件下進行反應,可得產物 93af 及 93ah,產率為 70%及 65% (entries 2-3)。

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接著我們變換醯胺醛分子的取代基(R),具拉電子性質的 4-硝基苯取代 92b、4-氯苯取代 92c 以及具推電子性質的 4-甲氧基苯取代 92d 都得到不錯的結果,反應 時間都在 20-24 小時,產率為 65-73% (entries 4-6)。最後我們改變氮原子上的保 護基(R1)為丙烯基 92e,反應 24 小時,可得產物 93ec,產率為 63% (entry 7)。當 保護基(R1)為甲基 92f 時,反應需拉長至 80 小時,產率為 70% (entry 8)。從結果 得知,當保護基 (R1 = Bn, R = allyl) 為立體障礙較小時,有利於產物的生成,當 保護基 (R1 = Me) 為立體障礙較大時,則不利於產物的生成。吲哚產物 93af 以 及 93bc 的結構由1H-NMR、13C-NMR 鑑定,X-ray 單晶解析確認之(圖二及圖三)。

表三、以不同醯氯 90 與不同醯胺醛化合物 92 進行吲哚合成反應

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圖二、吲哚產物 93af 的 X-ray ORTEP 圖

圖三、吲哚產物 93bc 的 X-ray ORTEP 圖

2-4-4 反應機構的探討 I

這部分的實驗也是由我和實驗室學妹-玉婷共同合作完成的。成功且有效率 的合成苯并呋喃和吲哚的產物 91 和 93 後,我們也對反應機構有著濃厚的興趣。

首先我們使用水楊醛衍生物 94a 與 4-溴苯醯氯 90a 並加入三丁基膦進行反應,反 應 10 分鐘以後可經由再結晶得到產物 95a (式三十四),結構由1H-NMR、13C-NMR 鑑定,X-ray 單晶解析確認之。接著我們重複反應,將水楊醛衍生物 94a 與 4-溴 苯醯氯 90a 並加入三丁基膦再次進行反應(step 1),並與氯化膦鹽化合物 95a 進

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行氫光譜比對,接著加入三乙基胺(step 2),反應半小時後,再次與苯并呋喃產 物 91aa 進行氫光譜比對(圖四),經純化可得產物 91aa,產率為 70%。

式三十四、氯化膦鹽化合物 95a 的製備

圖四、利用1H-NMR 光譜追蹤反應過程

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此外,我們也利用水楊醛衍生物 94b 與 4-甲氧基苯醯氯 90d 進行反應,發 現可生成一組混和產物 96 以及 97,而由於分離上不容易,因此我們無法判定兩 種產物的比例,而總產率為 64% (式三十五)。

式三十五、苯并呋喃 96 與 96 合成反應

依據式三十四、三十五的結果,我們推測水楊醛衍生物上的酯基取代基與醯 氯取代基之間的關係造成兩種不同的反應機構。反應機構 I:首先當酯基取代(R) 與醯氯取代基(R)相同時,我們推測起始物 89 與醯氯 90 進行酯化反應得到中間 產物 94,接著三丁基膦對化合物 94 進行 1,2-加成反應,可得兩性離子(zwitterion) 過度態 A 及平衡式 B,接著 A 或 B 氧上的負電荷再與醯氯 90 進行醯化反應後,

可得相同中間產物 95。之後由三乙基胺進行去質子反應,得到膦葉立德 C (phosphorus ylide),接著經分子內 Wittig 合環反應,即可得到苯并呋喃產物 91 (式 三十六)。反應機構 II:當酯基取代基(R)與醯氯取代基(R1)不相同時,我們推測 首先一樣起始物 89 與醯氯 90 進行酯化反應得到中間產物 94,接著三丁基膦對 化合物 101 進行 1,2-加成反應,可得兩性離子(zwitterion)過度態 A 及平衡式 B,

接著 A 氧上的負電荷再與醯氯 90 進行醯化反應後,可得中間產物 95’;而 B 氧 上的負電荷與醯氯 90 進行醯化反應後,可得另一中間產物 95。之後由三乙基胺 進行去質子反應,得到膦葉立德 A1 及 B1 (phosphorus ylide),接著經分子內 Wittig 合環反應,即可得到苯并呋喃產物 96 和 97 (式三十七)。

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式三十六、苯并呋喃 91 合成反應之推測反應機構 I

式三十七、苯并呋喃 96 與 97 合成反應之推測反應機構 II

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根據表三的實驗結果,我們也假設了吲哚的反應機構。首先起始物醯胺醛