[[alternative]]Study of the diels : alder reaction of 2- and 3-(2-benzo[b]selenolo) indole and the photophysical properties of quinoxaline derivatives

碩士[[abstract]]吲哚衍生物 (AHACs) 在許多文獻中已經被報導具有許多生物活性，如抗菌、抗真菌和抗腫瘤活性等等；而硒為人體不可或缺的元素之一，缺乏硒會造成像是克山病、溪山症這類疾病。 本論文利用金屬催化如Sonogashira反應、Glaser反應，合成吲哚旁接有(2-溴苯基)乙炔基的結構，再利用SNAr反應合環得到尚未報導過的結構2-和3-(2-苯並[b]硒吩並)吲哚。接著利用結構上的共軛雙烯位置與親二烯試劑如馬來醯亞胺、Diethyl Acetylenedicarboxylate 進行Diels–Alder反應，探討其反應性，並企圖合成出AHACs這類的仿天然物結構。 喹喔啉衍生物在藥物上有許多生物活性，如治療HIV、抑制分枝桿菌等等，在材料上也有被拿來用作DSSCs的研究。 本論文使用各類含醛基化合物，與丁二酮進行羥醛縮合反應，合成出一系列Cinnamils，接著將得到的Cinnamils與鄰苯二胺反應脫水後，形成喹喔啉衍生物。最後探討不同官能基對吸收與放射光譜的影響。[[abstract]]Indole derivatives (AHACs) have been reported in many literatures with many biological activities, such as antibacterial, antifungal and antitumor activities. And selenium is one of the indispensable elements of the human body, selenium deficiency can cause Keshan Disease and Kashin Beck̕ s disease. Applied metal catalyzed reaction such as Sonogashira reaction and Glaser reaction to synthesize 2 and 3-((2-bromophenyl)ethynyl)-1H-indole, and followed by cyclization to form 2- and 3- (2-benzo[b]) indole via SNAr reaction. Then, reacted of the dienophile reagent with 2- and 3- (2-benzo[b]) indole by Diels–Alder reaction. Dienophile reagent used in this report including maleimide and diethyl Acetylenedicarboxylate. Quinoxaline derivatives are with biological activities, such as anti-HIV and antibacterial. It is also used in DSSCs on materials. Treatment of series of aldehyde-containing compounds with butanedione gave various Cinnamils. After that, condensation of cinnamils with 1,2-diaminobenzene afforded Quinoxaline derivatives. The photophysical properties of Quinoxaline derivatives were studied.[[tableofcontents]]目錄 中文摘要............................................................................................................................... I 英文摘要...............................................................................................................................II 謝誌.......................................................................................................................................III 目錄...................................................................................................................................... IV 圖目錄................................................................................................................................VII 表目錄................................................................................................................................. IX 附圖目錄...............................................................................................................................X 縮寫名詞....................................................................................................................................... IV 第一章緒論 【第一部分2-和3-(2-苯並[b]硒吩並)吲哚】 1-1.前言...............................................................................................................................1 1-1-1. 關於AHACs ......................................................................................................1 1-1-2. 在藥物上的應用................................................................................................1 1-1-3. 引入硒 (Selenium) ...........................................................................................2 1-1-4. 關於苯并[b]硒吩並(Benzo[b]selenophenes) ......................................3 1-1-5. Benzo[b]selenophenes的合成方法...........................................................3 1-1-6. 狄耳士–阿德爾反應(Diels–Alder reaction)......................................5 V 1-1-7. 研究動機 ...............................................................................................................7 【第二部分 喹喔啉衍生物】 1-2. 前言...............................................................................................................................8 1-2-1. 關於喹喔啉(Quinoxaline) .........................................................................8 1-2-2. 喹喔啉衍生物的應用................................................................................. 8 1-2-3. 研究動機.......................................................................................................... 10 第二章 結果與討論 【第一部分2-和3-(2-苯並[b]硒吩並)吲哚】 2-1. 合成討論................................................................................................................ 11 2-1-1. 3-(2-benzo[b]selenolo)indole的合成部分.......................................... 11 2-1-2. 2-(2-benzo[b]selenolo)indole的合成部分.......................................... 12 2-1-3. Diels–Alder反應探討............................................................................... 14 2-1-4. 結論.................................................................................................................... 20 【第二部分 喹喔啉衍生物】 2-2. 合成討論.........................................................................................21 2-2-1. 合成Cinnamils .............................................................................................. 21 2-2-2. 合成喹喔啉衍生物...................................................................................... 21 2-2-3. 喹喔啉衍生物的光學性質探討............................................................. 21 2-2-4. 結論.................................................................................................................... 25 VI 第三章實驗儀器與藥品 3-1. 實驗基本條件....................................................................................................... 26 3-2. 溶劑的乾燥方法..............................................................................26 3-3. TLC顯色劑的配置方法.................................26 3-4. 實驗儀器和測試方法......................................................................26 3-5. 實驗藥品..........................................................................................29 第四章實驗步驟................................................................................34 參考資料............................................................................................................................ 52 附圖...........................................................................................................55 圖目錄 圖 1. AHACs 的分類.................................................................................1 圖2. 天然物中AHACs 的化合物..........................................................2 圖3. Benzo[b]selenophenes 的基本結構..................................................3 圖 4. 早期合成Benzo[b]selenophenes 的反應式...................................3 圖 5. 經由親電性(Electrophilic)環化合成Benzo[b]selenophenes ........4 圖 6. SNAr 反應合成Benzo[b]selenophenes............................................4 圖 7. 硒代溴化的條件合成Benzo[b]selenophenes................................5 圖 8. Diels–Alder 反應機制......................................................................5 圖 9. 透過鈀金屬環化.............................................................................6 圖10. 透過銦金屬環化...........................................................................6 圖11. 2-(2-benzo[b]selenolo)indole 的逆合成........................................7 圖12. 3-(2-benzo[b]selenolo)indole 的逆合成........................................7 圖13. 仿天然物結構的逆合成...............................................................7 圖14. 喹喔啉的基本結構.......................................................................8 圖15. 喹喔啉的合成...............................................................................8 圖16. 喹喔啉的衍生物在藥物上的應用...............................................8 圖17. DSSCs 的D-π-A 系統...................................................................9 圖18. 喹喔啉衍生物的合成............................................................... 10 圖19. 將喹喔啉衍生物上的雙烯位置合環....................................... 10 圖20. 3-(2-benzo[b]selenolo)indole 的製備..........................................11 圖21. 利用強鹼使2 號位置碘化反應式........................................... 12 圖22. 利用Cu 及Pd 催化合成炔基吲哚(Alkynyl Indole) .............. 12 圖23. 利用Cu 及Pd 催化合成炔基吲哚推測之合成機制21........... 13 圖 24. Glaser coupling 反應推測之反應機制23 ................................... 13 圖25. Castro 吲哚合成推測之反應機制24 .......................................... 14 圖26. 2-(2-benzo[b]selenolo)indole 的製備....................................... 14 圖27. 利用2-和3- (2-benzo[b]selenolo)indole 進行Diels–Alder 反應.................................................................................................................. 15 圖28. 化合物6、化合物21 與maleimide 進行Diels–Alder 反應.. 15 圖29. 化合物6 與Diethyl Acetylenedicarboxylate 進行Diels–Alder 反應.......................................................................................................... 16 圖30. 化合物21 及23 與Diethyl Acetylenedicarboxylate 進行Diels– Alder 反應............................................................................................... 16 圖31. 化合物25 之晶體結構.............................................................. 17 圖32. 化合物26 及化合物27 與diphenylacetylene 進行合環反應17 圖33. 化合物與23 及化合物28 與diphenylacetylene 進行合環反應.................................................................................................................. 18 圖34. 化合物29 之晶體結構.............................................................. 18 圖35. 化合物30 之晶體結構.............................................................. 19 圖36. Cinnamils 的合成........................................................................ 21 圖37. 喹喔啉衍生物的合成................................................................ 22 圖38. 喹喔啉衍生物之吸收光譜疊圖................................................ 23 圖39. 喹喔啉衍生物之放射光譜疊圖................................................ 24 圖40. 喹喔啉衍生物的合成................................................................ 45 表目錄 表 1. 喹喔啉衍生物之最大吸收波長(λmax) 與最大放射波長(λemi) .................................................................................................................................. 22 附圖目錄 附圖1. 化合物3 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ......................55 附圖 2. 化合物3 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) .....................56 附圖 3. 化合物3 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..........................57 附圖 4. 化合物3 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .......................58 附圖 5. 化合物3 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .........................59 附圖 6. 化合物5 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ......................60 附圖 7. 化合物5 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) .....................61 附圖 8. 化合物5 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..........................62 附圖 9. 化合物5 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .......................63 附圖 10. 化合物5 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .......................64 附圖 11. 化合物5 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .......................65 附圖 12. 化合物6 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ....................66 附圖 13. 化合物6 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) ...................67 附圖 14. 化合物6 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ........................68 附圖 15. 化合物6 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .....................69 附圖 16. 化合物6 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .......................70 附圖 17. 化合物6 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3).......................71 附圖 18. 化合物19 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..................72 附圖 19. 化合物19 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) .................73 附圖 20. 化合物 19 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ......................74 附圖 21. 化合物19 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .....................75 附圖 22. 化合物19 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3).....................76 附圖 23. 化合物20 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..................77 附圖 24. 化合物20 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) .................78 附圖 25. 化合物20 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ......................79 附圖 26. 化合物20 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................80 附圖 27. 化合物20 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .....................81 附圖 28. 化合物20 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3).....................82 附圖 29. 化合物21 之1H NMR 圖譜(600 MHz, (CD3)2CO)) ...........83 附圖 30. 化合物21 之13C NMR 圖譜(150 MHz, (CD3)2CO)) ..........84 附圖 31. 化合物21 之COSY 圖譜(600 MHz, (CD3)2CO)) ...............85 附圖 32. 化合物21 之NOESY 圖譜(600 MHz, (CD3)2CO)) ............86 附圖 33. 化合物21 之HMBC 圖譜(600 MHz, (CD3)2CO)) ..............87 附圖 34. 化合物21 之HMQC 圖譜(600 MHz, (CD3)2CO)) .............88 附圖 35. 化合物22 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..................89 附圖 36. 化合物22 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) ................. 90 附圖 37. 化合物22 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ......................91 附圖 38. 化合物22 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................92 附圖 39. 化合物22 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .....................93 附圖 40. 化合物22 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3).....................94 附圖 41. 化合物23 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..................95 附圖 42. 化合物23 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) .................96 附圖 43. 化合物 23 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ......................97 附圖 44. 化合物23 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................98 附圖 45. 化合物23 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .....................99 附圖 46. 化合物23 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3)...................100 附圖 47. 化合物25 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................101 附圖 48. 化合物25 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) ...............102 附圖 49. 化合物25 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ....................103 附圖 50. 化合物25 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................104 附圖 51. 化合物25 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................105 附圖 52. 化合物25 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3)...................106 附圖 53. 化合物28 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................107 附圖 54. 化合物28 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) ...............108 附圖 55. 化合物28 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ....................109 附圖 56. 化合物28 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................110 附圖 57. 化合物28 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................111 附圖 58. 化合物28 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3)...................112 附圖 59. 化合物29 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................113 附圖 60. 化合物29 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) ...............114 附圖 61. 化合物29 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ....................115 附圖 62. 化合物29 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................116 附圖 63. 化合物29 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................117 附圖 64. 化合物29 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3)...................118 附圖 65. 化合物30 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................119 附圖 66. 化合物30 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) ...............120 附圖 67. 化合物30 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ....................121 附圖 68. 化合物30 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................122 附圖 69. 化合物 30 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................123 附圖 70. 化合物43 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................124 附圖 71. 化合物43 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) ...............125 附圖 72. 化合物43 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ....................126 附圖 73. 化合物43 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................127 附圖 74. 化合物43 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................128 附圖 75. 化合物43 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3)...................129 附圖 76. 化合物44 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................130 附圖 77. 化合物44 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ....................131 附圖 78. 化合物44 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................132 附圖 79. 化合物44 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................133 附圖 80. 化合物44 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3)...................134 附圖 81. 化合物45 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................135 附圖 82. 化合物45 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ....................136 附圖 83. 化合物45 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................137 附圖 84. 化合物45 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................138 附圖 85. 化合物45 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................139 附圖 86. 化合物45 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3)...................140 附圖 87. 化合物46 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................141 附圖 88. 化合物46 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) ...............142 附圖 89. 化合物47 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................143 附圖 90. 化合物47 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) ...............144 附圖 91. 化合物47 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ....................145 附圖 92. 化合物47 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................146 附圖 93. 化合物47 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................147 附圖 94. 化合物 47 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3)...................148 附圖 95. 化合物48 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................149 附圖 96. 化合物48 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) ...............150 附圖 97. 化合物48 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ....................151 附圖 98. 化合物48 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................152 附圖 99. 化合物48 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...................153 附圖 100. 化合物48 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................154 附圖 101. 化合物49 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..............155 附圖 102. 化合物49 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) .............156 附圖 103. 化合物49 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..................157 附圖 104. 化合物49 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...............158 附圖 105. 化合物49 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................159 附圖 106. 化合物50 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..............160 附圖 107. 化合物50 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) .............161 附圖 108. 化合物51 之1H NMR 圖譜(600 MHz, (CD3)2CO)) .......162 附圖 109. 化合物51 之13C NMR 圖譜(150 MHz, (CD3)2CO)) ......163 附圖 110. 化合物52 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..............164 附圖 111. 化合物52 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) .............165 附圖 112. 化合物52 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..................166 附圖 113. 化合物52 之 NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..............167 附圖 114. 化合物52 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................168 附圖 115. 化合物52 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................169 附圖 116. 化合物53 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..............170 附圖 117. 化合物53 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) .............171 附圖 118. 化合物53 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..................172 附圖 119. 化合物53 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...............173 附圖 120. 化合物53 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................174 附圖 121. 化合物53 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................175 附圖 122. 化合物54 之1H NMR 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..............176 附圖 123. 化合物54 之13C NMR 圖譜(150 MHz, CDCl3) .............177 附圖 124. 化合物54 之COSY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ..................178 附圖 125. 化合物54 之NOESY 圖譜(600 MHz, CDCl3) ...............179 附圖 126. 化合物54 之HMBC 圖譜(600 MHz, CDCl3) .................180 附圖 127. 化合物54 之HMQC 圖譜(600 MHz, CDCl3) ................181[[note]]學號: 604160373, 學年度: 10