[发明专利]一种通过路易斯酸催化[3+2]环加成反应合成螺环类化合物的方法

说明书

本发明提供了一种通过路易斯酸催化[3+2]环加成反应合成螺环类化合物的方法，包括步骤：于有机溶剂中，在路易斯酸催化下，氮杂二烯化合物Ⅰ和乙烯基环丙烷化合物Ⅱ发生[3+2]环加成反应，得到螺环类化合物Ⅲ。本发明的方法通过一种新的乙烯基环丙烷活化方法，从而使苯并呋喃氮杂二烯烃或吲哚类氮杂二烯烃类底物的范围扩大，生成更为复杂的螺[苯并呋喃‑环戊烷]和螺[吲哚‑环戊烷]类化合物。本发明的通过路易斯酸催化的[3+2]环加成反应制备螺环类化合物的方法，具有操作方便，底物适用范围广泛，反应原料廉价易得等优点。

技术领域

本发明涉及一种通过路易斯酸催化[3+2]环加成反应合成螺环类化合物的方法，属于有机合成技术领域。

背景技术

螺[苯并呋喃-环戊烷]和螺[吲哚-环戊烷]及其类似物结构广泛存在于天然产物及其衍生物中；同时螺环类化合物因具备刚性的空间结构，能够稳定分子的构型，和受体分子达到更好的结合，被广泛应用于药物设计中(Luo,Q.；Wei,X.-Y.；Yang,J.；Luo,J.-F.；Liang,R.；Tu,Z.-C.；Cheng,Y.-X.J.Nat.Prod.2017,80,61-70)。目前已经发展出了许多螺[苯并呋喃-环戊烷]、螺[吲哚-环戊烷]及其类似物的合成方法，如基于苯丙呋喃骨架的分子内反应、Semipinacol重排等(Liu,L.；Lei,L.-S.；Zhan,Z.-S.；Liu,S.-Z.；Tu,Y.-Q.；Zhang,F.-M.；Zhang,X.-M.；Ma,A.-J.；Wang,S.-H.Chem.Commun.2019,55,3789-3792.)，但这些方法存在前体制备复杂，产率偏低等问题。

近年来，苯并呋喃骨架的氮杂二烯烃作为四元合成子被广泛应用于环合反应中，进行一系列[4+n](n≥2)环加成反应(Trost,B.M.；Zuo,Z.-J.Angew.Chem.,Int.Ed.2020,59,1243-1247.)。在2020年，Zhao课题组报道了一种通过苯并呋喃骨架的氮杂二烯烃和溴代丙二酸酯构建环丙烷的方法(Fang,Q.-Y.；Yi,M.-H.；Wu,X.-X.；Z hao,L.-M.Org.Lett.2020,22,5266-5270.)，实现了苯并呋喃骨架的氮杂二烯烃作为两元合成子的应用。

乙烯基环丙烷因为具有较大的环张力而容易发生碳-碳键的断裂，已经得到了化学家们深入、广泛的研究。Shibata课题组开发了一种新的镁离子和碘负离子的复合物，可以活化乙烯基环丙烷。在镁离子的强路易斯酸催化作用下，碘负离子发生类共轭加成形成中间体，在没有受体的作用下中间体会发生分子内环合；在缺电子的异氰酸酯存在下，可以发生[3+2]环合反应。在他们的报道中，LiI等不具备强路易斯酸性的试剂是没有催化效果的，必须在强路易斯酸的作用下才能进行[3+2]环合反应。这就使得催化剂路易斯酸的范围被限制，催化效率从而降低。

因此以偕二酯基取代的乙烯基环丙烷和苯并呋喃或者吲哚骨架的氮杂二烯烃为底物，探究乙烯基环丙烷新的活化方法，从而构建出底物适用范围更广的[3+2]环加成反应合成螺[苯并呋喃-环戊烷]和螺[吲哚-环戊烷]化合物的合成方法，具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种通过路易斯酸催化[3+2]环加成反应合成螺环类化合物的方法。本发明的方法以简单易得、价格低廉的路易斯酸作为催化剂，催化乙烯基环丙烷类化合物和苯并呋喃骨架或吲哚骨架的氮杂二烯的[3+2]环合反应，来制备螺[苯并呋喃-环戊烷]和螺[吲哚-环戊烷]类化合物，具有操作方便，底物适用范围广，原料廉价易得等优点。

本发明的技术方案如下：

一种通过路易斯酸催化[3+2]环加成反应合成螺环类化合物的方法，包括步骤如下：

于有机溶剂中，在路易斯酸催化下，氮杂二烯化合物Ⅰ和乙烯基环丙烷化合物Ⅱ发生[3+2]环加成反应，得到螺环类化合物Ⅲ；