一种水滑石催化剂双效催化合成吲哚化合物的方法与流程

本发明属于吲哚化合物的合成技术领域，具体涉及一种水滑石催化剂双效催化合成吲哚化合物的方法。

背景技术：

吲哚化合物是一类非常重要的含氮杂环化合物，因其结构独特具有多种生物活性而被广泛应用于医药、农药、香料、染料、植物生长调节剂等领域。因此，100多年来有关吲哚化合物的合成新方法研究一直倍受关注(Humphrey,G.R.；Kuethe,J.T.Chem.Rev.2006,106,2875-2911.)。关于吲哚化合物的合成方法众多，其中以金属催化的交叉偶联串联分子内环化反应是合成吲哚化合物最重要的方法之一。多数情况下是以2-卤代苯胺及其衍生物和末端炔烃为原料，利用Sonogashira交叉偶联反应得到2-炔基苯胺及其衍生物，然后催化分子内环化反应合成吲哚化合物。但所用催化剂价格昂贵、循环利用率低、产物分离困难以及催化剂残留等问题限制了其应用范围。因此，需要开发绿色、可循环使用的新型高效催化剂用于吲哚类化合物的合成。

利用2-炔基苯胺及其衍生物分子内环化反应合成吲哚化合物具有原料易得、官能化多样性等特点。自上世纪60年代发现了CuI盐可以催化2-苯乙炔基苯胺分子内环化合成2-苯基吲哚(Stephens,R.D.；Castro,C.E.J.Org.Chem.1963,28,3313-3315.)以来，这类方法已成为合成吲哚化合物的重要手段，且广泛用于天然产物和仿生药物的合成(Shi,Z.Z.；Zhang,C.；Li,S.；Pan,D.L.；Ding,S.T.；Cui,Y.X.；Jiao,N.Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,4572-4576.)，所用的催化剂主要包括过渡金属：(1)Cu(Hiroya,K.；Itoh,S.；Ozawa,M.；Kanamori,Y.；Sakamoto,T.Tetrahedron Lett.2002,43,1277-1280.),(2)Pd(Prim,D.；Campagne,J.M.Eur.J.Org.Chem.2007,5332-5335.),(3)Au(Antonio,A.；Bianchi,G.；Marinelli,F.Synthesis 2004,610-618.),(4)Zn(Yin,Y.；Ma,W.；Chai,Z.；Zhao,G.J.Org.Chem.2007,72,5731-5736.),(5)Ir(Kumaran,E.；Leong,W.K.Tetrahedron Lett.2014,55,5495-5498.),(6)Pt(Shimada,T.；Nakamura,I.；Yamamoto,Y.J.Am.Chem.Soc.2004,126,10546-10547.),(7)Hg(Kurisaki,T.；Naniwa,T.；Yamamoto,H.；Imagawa,H.；Nishizawa,M.Tetrahedron Lett.2007,48,1871-1874.),(8)In(Sakai,N.；Annaka,K.；Fujita,A.；Sato,A.；Konakahara,T.J.Org.Chem.2008,73,4160-4165.),(9)Rh(Clentsmith,G.K.B.；Field,L.D.；Messerle,B.A.；Shasha,A.；Turner,P.Tetrahedron Lett.2009,50,1469-1471.),(10)Ru(Wu,C.Y.；Hu,M.；Liu,Y.；Song,R.J.；Lei,Y.；Tang,B.X.；Li,R.J.；Li,J.H.Chem.Commun.2012,48,3197-3199.),(11)Fe(Godoi,B.；Menezes,P.H.；Zeni,G.Synlett.2013,24,1125-1132.),(12)Ag(James,M.N.；Keskar,K.Eur.J.Org.Chem.2014,1622-1629.)等；非金属：(1)I₂(Amjad,M.；Knight,D.W.Tetrahedron Lett.2004,45,539-541.),(2)TBAF(Yasuhara,A.；Kanamori,Y.；Kaneko,Masashi.；Numata,A.；Kondo,Y.；Sakamoto,T.J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1 1999,529-534.),(3)碱(Rodriguez,A.L.；Koradin,C.；Dohle,W.；Knochel,P.Angew.Chem.Int.Ed.2000,39,2488-2490.)；以及负载型非均相催化剂((a)Miyazaki,Y.；Kobayashi,S.J.Comb.Chem.2008,10,355-357.(b)Yamane,Y.；Liu,X.H.；Hamasaki,A.；Ishida,T.；Haruta,M.；Yokoyama,T.；Tokunaga,M.Org.Lett.2009,11,5162-5165.(c)Tyrrell,E.；Whiteman,L.；Williams,N.Synthesis 2009,829-835.(d)Perea-Buceta,J.E.；Wirtanen,T.；Laukkanen,O.V.；Mkel,M.K.；Nieger,M.；Melchionna,M.；Huittinen,N.；Lopez-Sanchez,J.A.；Helaja,J.Angew.Chem.2013,125,12051-12055.(e)Rao,R.M.；Luther,B.J.；Rani,C.S.；Suresh,N.；Kapavarapu,R.；Parsa,K.V.L.；Rao,M.V.B.；Pal,M.Bioorg.Med.Chem.Lett.2014,24,1166-1171.(f)Hiroya,K.；Itoh,S.；Sakamoto,T.Tetrahedron 2005,61,10958-10964.(g)Song,S.C.；Huang,M.N.；Li,W.J.；Zhu,X.H.；Wan,Y.Q.Tetrahedron 2015,71,451-456.)等。但这些催化剂都不同程度存在价格昂贵、污染末端产品和环境以及催化剂制备工艺复杂等缺点。

水滑石(Layered Double Hydroxides,简称LDHs)是一类具有典型层状结构的复合金属氢氧化物，基于其独特的结构和功能已成为一类应用前景广阔的新型材料，在离子交换、吸附、医药、功能材料，尤其是催化和超分子组装等领域得到了广泛的应用((a)Wang,Q.；O'Hare,D.Chem.Rev.2012,112,4124-4155.(b)He,S.；An,Z.；Wei,M.；Evans,D.G.；Duan,X.Chem.Commun.2013,49,5912-5920.(c)Xu,Z.P.；Zhang,J.；Adebajo,M.O.；Zhang,H.；Zhou,C.H.Appl.Clay Sci.2011,53,139-150.(d)Fan,G.L.；Li,F.；Evans,D.G.；Duan,X.Chem.Soc.Rev.2014,43,7040-7066.(e)Li,C.M.；Wei,M.；Evans,D.G.；Duan,X.small 2014,10,4469-4486.)。近年来，人们根据水滑石的模板效应和中空结构特征制备了各种负载型催化剂，虽然可以有效分散催化位点、提高催化效率，但制备方法主要是通过简单吸附、浸渍等技术，导致金属在水滑石上负载的稳定性不好，未能解决重金属对末端产品和环境的污染问题。

综上，在吲哚化合物的合成方法中亟需一种具有催化活性高、价格低廉和易分离等优点的催化剂。目前，尚未发现利用镁铝水滑石以及含铜、锌、铁镁铝类水滑石催化合成吲哚化合物的报道。

技术实现要素：

本发明旨在针对上述技术分析中存在的不足，提供一种基于水滑石的催化剂在双效催化合成吲哚化合物中的应用，所述催化剂包括镁铝水滑石和MMgAl-LDH类水滑石，所述MMgAl-LDH类水滑石为铜镁铝类水滑石、锌镁铝类水滑石和铁镁铝类水滑石的一种或多种，其主要活性成分是水滑石自身的碱性中心和铜离子。其中M为Cu(II)、Zn(II)、Fe(III)。

优选的，从催化效果来看，所述催化剂为铜镁铝类水滑石。

优选的，所述MMgAl-LDH类水滑石，其中Cu(II)、Zn(II)或Fe(III)直接键合在水滑石的板层上；优选的，Cu(II)、Zn(II)或Fe(III)在催化剂中的含量为1.0％～5.0％(w/w)。

进一步优选的，所述催化剂为CuMgAl-LDH类水滑石，其中Cu(II)直接键合在水滑石的板层上，分布均匀、稳定性好；优选的，Cu在催化剂中的含量为1.0％～5.0％(w/w)。

优选的，所述水滑石催化剂为用于催化2-炔基苯胺或其衍生物发生分子内环化反应的催化剂。

优选的，所述2-炔基苯胺或其衍生物的结构如1所示：

其中，R为氢、甲基、氟、三氟甲基、硝基等；R’为苯基、正丙基、正丁基、二茂铁基等；X为氢、对甲苯磺酰基、甲磺酰基等。

优选的，所述水滑石催化剂的制备采用双滴共沉淀技术，具体步骤如下：

在搅拌条件下，将金属硝酸盐混合溶液(A)和碱溶液(B)同时滴加到反应器中，维持反应体系中的pH为9.3～9.8(优选9.5)，滴加完毕后，将所得反应体系在95～105℃(优选100℃)陈化12～14h(优选13h)，过滤、洗涤、干燥后得到水滑石催化剂。

优选的，所述干燥后进一步研磨过筛得到水滑石催化剂。

优选的，所述金属硝酸盐混合溶液(A)是Zn(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂、Fe(NO₃)₃中的任一种与Mg(NO₃)₂和Al(NO₃)₃的混合溶液；或是Mg(NO₃)₂和Al(NO₃)₃的混合溶液。

进一步优选的，所述金属硝酸盐混合溶液(A)中的二价金属离子(M²⁺)和三价金属离子(M³⁺)的摩尔比为3:1；所述碱溶液(B)为NaOH、Na₂CO₃组成的混合溶液。

按此方法，制备的水滑石催化剂：包括MgAl-LDH(CAT-1),ZnMgAl-LDH(CAT-2),FeMgAl-LDH(CAT-3),CuMgAl-LDH(CAT-4A,5.0％Cu,w/w；CAT-4B,1.0％Cu,w/w)等。

优选的，从吲哚化合物的合成效果来看，所述催化剂为CuMgAl-LDH类水滑石催化剂，上述催化剂具有协同双效催化功能，其主要活性成分是水滑石自身的碱性中心和Cu(II)。

本发明所制备的水滑石催化剂，其催化活性采用以下过程进行评价：

取一定量的水滑石催化剂，加入0.50mmol 2-苯乙炔基苯胺或其衍生物和5.0mL溶剂，在N₂气氛下搅拌加热反应。薄层层析跟踪，反应结束后分离目标产物。

本发明的另一目的是提供一种铜镁铝类水滑石双效催化合成吲哚化合物的方法，该方法包括：在上述催化剂的催化作用下使2-炔基苯胺或其衍生物发生分子内环化反应，反应完毕得到吲哚化合物。

本发明采用下列反应式表示：

本发明中所用的2-炔基苯胺或其衍生物，结构如1所示，其中，R为氢、甲基、氟、三氟甲基、硝基等；R’为苯基、正丙基、正丁基、二茂铁基等；X为氢、对甲苯磺酰基、甲磺酰基等。

优选的，所述催化剂的摩尔用量(以Cu²⁺计)为2-炔基苯胺或其衍生物的5～20％。

优选的，所述环化反应在溶剂中进行，所述溶剂为二氯乙烷、甲苯、1,4-二氧六环、N-甲基吡咯烷酮、水、乙醇中的一种或两种以上组合，进一步优选的，所述反应溶剂为乙醇、水或N-甲基吡咯烷酮。

优选的，所述反应温度为30～180℃，进一步优选的，当以乙醇作溶剂时，反应温度为30～80℃；当以水作溶剂时，反应温度为30～100℃；当以N-甲基吡咯烷酮作溶剂，反应温度为30～180℃。

优选的，反应时间为0.4～24h，进一步优选的为0.4～2h。

优选的，本发明的催化剂能够循环利用，进一步优选的，重复使用7次对反应时间和产率基本没有影响。

本发明所述用于合成吲哚化合物2的2-炔基苯胺或其衍生物1，其氨基可以保护，也可以不保护。当2-炔基苯胺或其衍生物1在水滑石催化剂催化下进行分子内环化反应生成目标化合物，经分离得到相应的吲哚化合物2。

优选的，当反应完毕后，具体分离催化剂的方法为：将含有目标化合物和催化剂的混合物过滤回收催化剂，滤液直接蒸除溶剂得到吲哚化合物。

优选的，上述催化剂失活后，可经简单的酸碱处理使其再生，其结构形态与催化活性保持不变。

本发明的第三个目的是提供一种水滑石催化剂的再生方法，其特点是：包含将失活的水滑石催化剂经过酸碱处理再生的步骤。优选的，水滑石催化剂再生方法的具体步骤如下：将失活的水滑石催化剂先用乙醇洗涤清除有机残留物，再用硝酸溶液硝解得到金属硝酸盐混合溶液，然后和碱溶液同时滴加到反应器中，维持反应体系中的pH为9.3～9.8，滴加完毕，将所得反应体系在95～105℃陈化10～15h，过滤、洗涤、干燥、研磨后得到再生水滑石催化剂。该催化剂再生方法操作简单，再生水滑石催化剂结构形态与催化活性保持不变。

优选的，采用热乙醇洗涤清除有机残留物。

优选的，所述硝酸溶液的质量分数为20％。

本发明的有益效果是：

(1)本发明经过研究发现，水滑石作为催化剂使用能够有效催化合成吲哚化合物，其中所述水滑石为镁铝水滑石、铜镁铝类水滑石、锌镁铝类水滑石和铁镁铝类水滑石的一种或多种。与现有技术相比，本发明突出的特色是把催化金属离子直接键合在水滑石的板层上，提高了特定金属离子在水滑石上负载的稳定性，有效减少了其在反应过程中的流失及对末端产品和环境的污染。同时，利用水滑石自身的碱性中心和特定金属离子的协同双效催化，使非均相催化具有均相催化的效果。

(2)本发明中所提供的铜镁铝类水滑石双效催化合成吲哚化合物的方法，从催化剂结构特征来看，采用双滴共沉淀技术使Cu(II)直接键合在水滑石的板层上，不仅均匀分散了催化位点、提高了催化效率，而且提升了Cu在水滑石中结合的牢固程度，有效降低了Cu在反应中的流失及其对末端产品和环境的污染。催化剂使用后经简单过滤，可重复使用，工艺流程简单，生产效率高，操作方便。尤其是催化剂失活后，可以通过简单的酸碱处理，使其再生，而且结构和催化活性保持不变。

(3)进一步的，本发明中所提供的铜镁铝类水滑石双效催化合成吲哚化合物的方法，采用CuMgAl-LDH催化2-炔基芳胺或其衍生物分子内环化反应高效合成吲哚类化合物。本发明经研究发现，CuMgAl-LDH结构中的碱性中心和Cu(II)均为有效催化成分，这种协同双效催化使环化反应的效率进一步提升。

(4)本发明提供的合成方法，具有原料易得、操作简便、反应条件温和、合成产率高、反应时间短、产物分离简便、不使用贵金属等特点。因此，本发明中所提供的技术为绿色合成吲哚类化合物提供了重要的基础，在药物合成领域也具有重要意义。

附图说明

图1是CAT-1(a),CAT-2(b),CAT-3(c),CAT-4A(d)和CAT-4B(e)的XRD谱图。

图2是CAT-4A(a,b)和CAT-4B(c)的TEM谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，而不用于限定本发明的范围。

实施例1

催化剂CAT-1(MgAl-LDH)的制备：

称取Mg(NO₃)₂·6H₂O(2.308g,9.00mmol)、A1(NO₃)₃·9H₂O(1.126g,3.00mmol)溶于6.0mL去离子水中，配成混合盐溶液(A)；另取NaOH(0.768g,19.20mmol)、Na₂CO₃(0.636g,6.00mmol)溶于6.0mL去离子水中，配成碱溶液(B)。在搅拌条件下，将(A)和(B)两种溶液同时慢慢滴加到盛有5.0mL去离子水的三口圆底烧瓶中，控制滴加速度，保持反应体系pH＝9.5。滴加结束，在100℃水浴中陈化13h，过滤，固体水洗至中性，110℃干燥24h，得CAT-1(白色固体)0.950g，研细、过筛备用。

实施例2

催化剂CAT-2(ZnMgAl-LDH,5％Zn,w/w)的制备：

称取Mg(NO₃)₂·6H₂O(2.126g,8.29mmol)、Zn(NO₃)₂·6H₂O(0.211g,0.71mmol)和A1(NO₃)₃·9H₂O(1.126g,3.00mmol)溶于6.0mL去离子水中，配置盐溶液(A)；另取NaOH(0.768g,19.20mmol)、Na₂CO₃(0.636g,6.00mmol)溶于6.0mL去离子水中，配成碱溶液(B)。后续步骤同实施例1，得CAT-2(白色粉末)0.850g。

实施例3

催化剂CAT-3(FeMgAl-LDH,5％Fe,w/w)的制备：

称取Mg(NO₃)₂·6H₂O(2.308g,9.00mmol)、A1(NO₃)₃·9H₂O(0.816g,2.18mmol)和Fe(NO₃)₂·9H₂O(0.334g,0.83mmol)溶于6.0mL去离子水中，配置盐溶液(A)；另取NaOH(0.768g,19.20mmol)、Na₂CO₃(0.636g,6.00mmol)溶于6.0mL去离子水中，配成碱溶液(B)。后续步骤同实施例1，得CAT-3(灰色粉末)0.900g。

实施例4

催化剂CAT-4A(CuMgAl-LDH,5％Cu,w/w)的制备：

称取Mg(NO₃)₂·6H₂O(4.256g,16.60mmol)、Cu(NO₃)₂·3H₂O(0.338g,1.40mmol)和A1(NO₃)₃·9H₂O(2.251g,6.00mmol)溶于12.0mL去离子水中，配成混合盐溶液(A)；另取NaOH(1.536g,38.40mmol),Na₂CO₃(1.272g,12.00mmol)溶于12.0mL去离子水中,配碱溶液(B)。后续步骤同实施例1，得CAT-4A(蓝色粉末)1.900g。

实施例5

催化剂CAT-4B(CuMgAl-LDH,2％Cu,w/w)的制备：

称取Mg(NO₃)₂·6H₂O(4.467g,17.42mmol)、Cu(NO₃)₂·3H₂O(0.140g,0.58mmol)和A1(NO₃)₃·9H₂O(2.251g,6.00mmol)溶于12.0mL去离子水中，配成混合盐溶液(A)；另取NaOH(1.536g,38.40mmol),Na₂CO₃(1.272g,12.00mmol)溶于12.0mL去离子水中,配碱溶液(B)。后续步骤同实施例1，得CAT-4B(蓝色粉末)1.800g。

从实施例1～5中，MMgAl-LDH类水滑石催化剂经XRD谱(图1)表征，发现(003)、(006)、(009)、(015)、(018)、(110)、(113)晶面的衍射峰很明显,2θ＝11.7、23.4、34.9、60.8和62.0°附近均呈现水滑石的特征衍射峰，与LDHs标准谱(JCPDS 51-1525)比较，各衍射峰强度大，对称性好，表明催化剂结晶度较好，没有其他杂质峰，说明催化剂纯度高。从CuMgAl-LDH的TEM谱(图2)可以看出，板层上插入少量Cu²⁺后，水滑石仍呈不规则的扁平圆片状，直径约为50～150nm。

实施例6

2-苯基吲哚的制备：在25mL两口烧瓶中，加入2-苯乙炔基苯胺(0.097g,0.50mmol)，CAT-4A(0.128g,0.10mmol)和NMP(5.0mL),在N₂气氛下于180℃搅拌反应，TLC跟踪反应。反应3h结束后，滤出催化剂，用乙酸乙酯洗涤催化剂，合并有机相，用饱和食盐水洗，无水MgSO₄干燥。柱层析分离(乙酸乙酯/石油醚＝1:10,R_f＝0.3)，得2-苯基吲哚0.087g,产率90％，m.p.:185-187℃。¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.33(s,1H,NH),7.70-7.66(m,3H,Ar-H),7.49-7.33(m,4H,Ar-H),7.26-7.21(m,2H,Ar-H),6.86(s,1H,3-indole-H)；HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd.for C₁₄H₁₁N:193.0891,found:194.0951。

实施例7

2-苯基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：在25mL两口烧瓶中，加入N-(2-苯乙炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.174g，0.50mmol)，CAT-4A(0.064g，0.05mmol)和无水乙醇(5.0mL)，在N₂气氛下于80℃回流反应，TLC跟踪反应。反应0.4h结束后，用砂芯漏斗滤出催化剂，用乙酸乙酯洗涤催化剂，合并有机相，减压蒸除溶剂，得白色固体0.174g，产率100％，m.p.:146-148℃。¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.33(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.53-7.30(m,10H,Ar-H),7.05(d,J＝9.0Hz,2H,Ar-H),6.55(s,1H,3-indole-H),2.30(s,3H,CH₃).¹³C NMR(75MHz,CDCl₃,TMS):δ144.5,142.1,138.3,134.7,132.4,130.6,130.4,129.2,128.6,127.5,126.8,124.8,124.3,120.7,116.7,113.6,21.5.HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd.for C₂₁H₁₇NO₂S:347.0980,found:348.1058。

实施例8

5-甲基-2-苯基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(4-甲基-2-苯乙炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.181g,0.50mmol),反应0.7h，得白色固体0.181g，产率100％，m.p.:110-111℃。¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.17(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.60-7.41(m,5H,Ar-H),7.25-7.15(m,4H,Ar-H),7.03(d,J＝6.0Hz,2H,Ar-H),6.47(s,1H,3-indole-H),2.41(s,3H,CH₃),2.28(s,3H,CH₃).¹³C NMR(75MHz,CDCl₃,TMS):δ144.4,142.3,136.5,134.7,134.0,132.5,130.8,130.3,129.1,128.6,127.5,126.8,126.2,120.6,116.4,113.5,21.5,21.3.HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd.for C₂₂H₁₉NO₂S:361.2236,found:384.1013([M+Na]⁺)。

实施例9

2-丙基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(2-戊炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.157g,0.50mmol),反应0.4h，得白色固体0.157g，产率100％，m.p.:80-81℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.17(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.62(d,J＝9.0Hz,2H,Ar-H),7.41(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.26-7.16(m,4H,Ar-H),6.38(s,1H,3-indole-H),2.96(t,J＝7.5Hz,2H,CH₂),2.32(s,3H,CH₃),1.84-1.72(m,2H,CH₂),1.03(t,J＝7.5Hz,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd.for C₁₈H₁₉NO₂S:313,1136,found:336.1083([M+Na]⁺)。

实施例10

6-硝基-2-苯基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(5-硝基-2-苯乙炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.196g,0.50mmol),反应0.6h，得黄色固体0.196g，产率100％，m.p.:159-160℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.99(s,1H,Ar-H),8.21-8.17(m,1H,Ar-H),7.79(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.50(s,5H,Ar-H),7.25(s,4H,Ar-H),7.00(s,1H,3-indole-H),2.27(s,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₂₁H₁₆N₂O₄S:392.0832,found:415.0728([M+Na]⁺)。

实施例11

6-氟-2-苯基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(5-氟-2-苯乙炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.183g,0.50mmol),反应0.4h，得白色固体0.183g，产率100％，m.p.:120-121℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.09-8.05(m,1H,Ar-H),7.49-7.36(m,6H,Ar-H),7.30-7.27(m,2H,Ar-H),7.09-7.00(m,3H,Ar-H),6.51(s,1H,3-indole-H),2.32(s,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd.for C₂₁H₁₆FNO₂S:365.0885,found:388.0789([M+Na]⁺)。

实施例12

5-氟-2-苯基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(4-氟-2-苯乙炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.183g,0.50mmol),反应0.6h，得白色固体0.183g，产率100％，m.p.:126-127℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.29-8.25(m,1H,Ar-H),7.51-7.43(m,5H,Ar-H),7.27-7.24(m,2H,Ar-H),7.11-7.05(m,4H,Ar-H),6.51(s,1H,3-indole-H),2.31(s,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd.for C₂₁H₁₆FNO₂S:365.0885,found:388.0786([M+Na]⁺)。

实施例13

6-三氟甲基-2-苯基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(5-三氟甲基-2-苯乙炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.208g,0.50mmol),反应0.6h，得白色固体0.208g，产率100％，m.p.:138-139℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.63(s,1H,Ar-H),7.58-7.42(m,7H,Ar-H),7.28-7.25(m,2H,Ar-H),7.08(d,J＝9.0Hz,2H,Ar-H),6.59(s,1H,3-indole-H),2.31(s,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₂₂H₁₆F₃NO₂S:415.0860,found:438.0755([M+Na]⁺)。

实施例14

5-三氟甲基-2-苯基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(4-三氟甲基-2-苯乙炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.208g,0.50mmol),反应0.8h，得白色固体0.208g，产率100％，m.p.:122-123℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.44(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.76(s,1H,Ar-H),7.61(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.49-7.41(m,5H,Ar-H),7.29-7.26(m,2H,Ar-H),7.09(d,J＝9.0Hz,2H,Ar-H),6.60(s,1H,3-indole-H),2.32(s,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₂₂H₁₆F₃NO₂S:415.0860,found:438.0756([M+Na]⁺)。

实施例15

6-氟-2-丙基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(5-氟-2-丙炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.166g,0.50mmol),反应0.4h，得白色固体0.166g，产率100％，m.p.:107-108℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ7.93(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.63(d,J＝6.0Hz,2H,Ar-H),7.34-7.20(m,3H,Ar-H),7.00-6.94(m,1H,Ar-H),6.34(s,1H,3-indole-H),2.94(t,J＝7.5Hz,2H,CH₂),2.36(s,3H,CH₃),1.83-1.71(m,2H,CH₂),1.03(t,J＝7.5Hz,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₁₈H₁₈FNO₂S:331.1042,found:354.0932([M+Na]⁺)。

实施例16

2-丁基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(2-己炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.164g,0.50mmol),反应0.6h，得浅黄色固体0.164g，产率100％，m.p.:83-84℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.18(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.62(d,J＝6.0Hz,2H,Ar-H),7.42-7.40(m,1H,Ar-H),7.26-7.17(m,4H,Ar-H),6.39(s,1H,3-indole-H),2.99(t,J＝7.5Hz,2H,CH₂),2.34(s,3H,CH₃),1.79-1.69(m,2H,CH₂),1.51-1.39(m,2H,CH₂),0.97(t,J＝7.5Hz,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₁₉H₂₁NO₂S:327.1293,found:350.1191([M+Na]⁺)。

实施例17

2-二茂铁基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(2-二茂铁乙炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.091g,0.20mmol),反应0.4h，得红色固体0.091g，产率100％，m.p.:128-129℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.25(t,J＝4.5Hz,1H,Ar-H),7.38-7.30(m,6H,Ar-H),7.05(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),6.56(s,1H,3-indole-H),4.74(s,2H,Fc-H),4.48-4.33(m,7H,Fc-H),2.30(s,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₂₅H₂₁FeNO₂S:455.0642,found:478.0548([M+Na]⁺)。

实施例18

5-三氟甲基-2-二茂铁基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(4-三氟甲基-2-二茂铁乙炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.105g,0.20mmol),反应0.3h，得红色固体0.105g，产率100％，m.p.:133-135℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.37(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.76(s,1H,Ar-H),7.54(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.25-7.22(m,2H,Ar-H),7.06(d,J＝6.0Hz,2H,Ar-H),6.84(s,1H,3-indole-H),4.58(s,2H,Fc-H),4.37-4.23(m,7H,Fc-H),2.31(s,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₂₆H₂₀F₃FeNO₂S:523.0531,found:546.0427([M+Na]⁺)。

实施例19

6-三氟甲基-2-丙基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(5-三氟甲基-2-戊炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.190g,0.50mmol),反应0.1h，得白色固体0.190g，产率100％，m.p.:126-128℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.48(s,1H,Ar-H),7.64(d,J＝9.0Hz,2H,Ar-H),7.52-7.44(m,2H,Ar-H),7.24-7.21(m,2H,Ar-H),6.44(s,1H,3-indole-H),2.99(t,J＝7.5Hz,2H,CH₂),2.36(s,3H,CH₃),1.76-1.74(m,2H,CH₂),1.04(t,J＝7.5Hz,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₁₉H₁₈F₃NO₂S:381.1010,found:404.0851([M+Na]⁺)。

实施例20

5-三氟甲基-2-丙基-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(4-三氟甲基-2-戊炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.190g,0.50mmol),反应0.1h，得白色固体0.190g，产率100％，m.p.:139-141℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.28(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.70-7.62(m,H,Ar-H),7.50(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.24-7.21(m,2H,Ar-H),6.45(s,1H,3-indole-H),2.98(t,J＝7.5Hz,2H,CH₂),2.36(s,3H,CH₃),1.86-1.73(m,2H,CH₂),1.04(t,J＝7.5Hz,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₁₉H₁₈F₃NO₂S:381.1010,found:404.0851([M+Na]⁺)。

实施例21

2-(2-羟基异丙基)-N-对甲基苯磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(2-(3-甲基-3-羟基丁炔)苯基)对甲苯磺酰胺(0.163g,0.50mmol),反应0.4h，得白色固体(0.163g，产率100％，m.p.:99-101℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ7.99(d,J＝6.0Hz,1H,Ar-H),7.71(d,J＝6.0Hz,2H,Ar-H),7.41(d,J＝6.0Hz,1H,Ar-H),7.23-7.15(m,4H,Ar-H),6.70(s,1H,3-indole-H),5.03(s,1H,OH),2.30(s,3H,CH₃),1.85(s,6H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₁₉H₁₈F₃NO₂S:329.1086,found:352.0952([M+Na]⁺)。

实施例22

2-苯基-N-甲磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(2-苯乙炔基苯基)甲磺酰胺(0.136g,0.50mmol),反应1.5h，得白色固体0.136g，产率100％，m.p.:103-105℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.14(d,J＝6.0Hz,1H,Ar-H),7.63-7.56(m,3H,Ar-H),7.45-7.33(m,5H,Ar-H),6.73(s,1H,3-indole-H),2.75(s,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₁₅H₁₃NO₂S:271.0667,found:294.0548([M+Na]⁺)。

实施例23

5-甲基-2-苯基-N-甲磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(4-甲基-2-苯乙炔基苯基)甲磺酰胺(0.143g,0.50mmol),反应0.9h，得白色固体0.143g，产率100％，m.p.:134-135℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.00(d,J＝6.0Hz,1H,Ar-H),7.57-7.56(m,2H,Ar-H),7.44-7.40(m,4H,Ar-H),7.21(d,J＝6.0Hz,1H,Ar-H),6.66(s,1H,3-indole-H),2.71(s,3H,CH₃),2.48(s,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₁₆H₁₅NO₂S:285.0823,found:308.0715([M+Na]⁺)。

实施例24

5-三氟甲基-2-丙基-N-甲磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(4-三氟甲基-2-戊炔基苯基)甲磺酰胺(0.153g,0.50mmol),反应0.3h，得白色固体0.153g，产率100％，m.p.:50-52℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.12(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.79(s,1H,Ar-H),7.53(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),6.54(s,1H,3-indole-H),3.07(s,3H,CH₃),2.97(t,J＝7.5Hz,2H,CH₂),1.88-1.76(m,2H,CH₂),1.07(t,J＝7.5Hz,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₁₃H₁₄F₃NO₂S:305.0697,found:328.0589([M+Na]⁺)。

实施例25

5-三氟甲基-2-苯基-N-甲磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(4-三氟甲基-2-苯乙炔基苯基)甲磺酰胺(0.170g,0.50mmol),反应1.5h，得白色固体0.170g，产率100％，m.p.:191-192℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.26(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.90(s,1H,Ar-H),7.64-7.48(m,6H,Ar-H),6.77(s,1H,3-indole-H),2.83(s,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₁₆H₁₂F₃NO₂S:339.0541,found:362.0439([M+Na]⁺)。

实施例26

2-丁基-N-甲磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(2-己炔基苯基)甲磺酰胺(0.126g,0.50mmol),反应0.5h，得白色固体0.123g，产率98％，m.p.71-73℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.02(t,J＝6.0Hz,1H,Ar-H),7.52-7.49(m,1H,Ar-H),7.31-7.24(m,2H,Ar-H),6.47(s,1H,3-indole-H),3.01(s,3H,CH₃),2.97(t,J＝7.5Hz,2H,CH₂),1.81-1.71(m,2H,CH₂),1.53-1.41(m,2H,CH₂),0.97(t,J＝4.5Hz,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₁₃H₁₇NO₂S:251.0980,found:274.0878([M+Na]⁺)。

实施例27

6-硝基-2-苯基-N-甲磺酰基吲哚的制备：方法同实施例7，改用N-(5-硝基-2-苯乙炔基苯基)甲磺酰胺(0.158g,0.50mmol),反应0.4h，得黄色固体0.158g，产率100％，m.p.:168-170℃.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.26(d,J＝9.0Hz,1H,Ar-H),7.72-7.48(m,10H,Ar-H),6.79(s,1H,3-indole-H),2.91(s,3H,CH₃).HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd for C₁₅H₁₂NO₂S:316.0518,found:339.0415([M+Na]⁺)。

实施例28

2-苯基吲哚的制备：方法同实施例6，改用CAT-1(0.10mmol)，反应24h，得2-苯基吲哚0.049g,产率50％，m.p.:185-187℃。¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.33(s,1H,NH),7.70-7.66(m,3H,Ar-H),7.49-7.33(m,4H,Ar-H),7.26-7.21(m,2H,Ar-H),6.86(s,1H,3-indole-H)；HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd.for C₁₄H₁₁N:193.0891,found:194.0951。

实施例29

2-苯基吲哚的制备：方法同实施例6，改用CAT-2(0.10mmol)，反应24h，得2-苯基吲哚0.048g,产率49％，m.p.:185-187℃。¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.33(s,1H,NH),7.70-7.66(m,3H,Ar-H),7.49-7.33(m,4H,Ar-H),7.26-7.21(m,2H,Ar-H),6.86(s,1H,3-indole-H)；HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd.for C₁₄H₁₁N:193.0891,found:194.0951。

实施例30

2-苯基吲哚的制备：方法同实施例6，改用CAT-3(0.10mmol)，反应24h，得2-苯基吲哚0.053g,产率55％，m.p.:185-187℃。¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.33(s,1H,NH),7.70-7.66(m,3H,Ar-H),7.49-7.33(m,4H,Ar-H),7.26-7.21(m,2H,Ar-H),6.86(s,1H,3-indole-H)；HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd.for C₁₄H₁₁N:193.0891,found:194.0951。

实施例31

2-苯基吲哚的制备：方法同实施例6，改用CAT-4B(0.10mmol)，反应5h，得2-苯基吲哚0.086g,产率89％，m.p.:185-187℃。¹H NMR(300MHz,CDCl₃,TMS):δ8.33(s,1H,NH),7.70-7.66(m,3H,Ar-H),7.49-7.33(m,4H,Ar-H),7.26-7.21(m,2H,Ar-H),6.86(s,1H,3-indole-H)；HR-MS(APCI):m/z[M]⁺:calcd.for C₁₄H₁₁N:193.0891,found:194.0951。

实施例32

催化剂的再生及其活性评价：

催化剂的再生：CAT-4C(CuMgAl-LDH)的制备

首先将使用10次反应(实施例7)后失活的催化剂CAT-4A(1.000g)用热乙醇洗涤清除有机残留物，然后将催化剂用5.0mL 20％的硝酸硝解，得到盐溶液(A)；NaOH(1.600g,40.00mmol),Na₂CO₃(0.636g,6.00mmol)配置碱溶液(B)。后续步骤同实施例4，得CAT-4C(CuMgAl-LDH)催化剂0.950g，蓝色粉末，其中含4.8％Cu(w/w)。

再生催化剂的催化活性评价：

方法同实施例7，以N-(2-苯乙炔基苯基)对甲苯磺酰胺(0.174g，0.50mmol)作底物，改用CAT-4C(0.067g，0.05mmol)作催化剂。反应0.4h结束后，用砂芯漏斗滤出催化剂，用乙酸乙酯洗涤催化剂，合并有机相，减压蒸除溶剂，得白色固体0.174g，产率100％，表征数据同实施例7。

本实施例说明再生的催化剂CAT-4C的催化活性与CAT-4A完全一致。