一種水滑石催化劑雙效催化合成吲哚化合物的方法與流程

本發明屬于吲哚化合物的合成技術領域，具體涉及一種水滑石催化劑雙效催化合成吲哚化合物的方法。

背景技術：

吲哚化合物是一類非常重要的含氮雜環化合物，因其結構獨特具有多種生物活性而被廣泛應用于醫藥、農藥、香料、染料、植物生長調節劑等領域。因此，100多年來有關吲哚化合物的合成新方法研究一直倍受關注(Humphrey,G.R.；Kuethe,J.T.Chem.Rev.2006,106,2875-2911.)。關于吲哚化合物的合成方法眾多，其中以金屬催化的交叉偶聯串聯分子內環化反應是合成吲哚化合物最重要的方法之一。多數情況下是以2-鹵代苯胺及其衍生物和末端炔烴為原料，利用Sonogashira交叉偶聯反應得到2-炔基苯胺及其衍生物，然后催化分子內環化反應合成吲哚化合物。但所用催化劑價格昂貴、循環利用率低、產物分離困難以及催化劑殘留等問題限制了其應用范圍。因此，需要開發綠色、可循環使用的新型高效催化劑用于吲哚類化合物的合成。

利用2-炔基苯胺及其衍生物分子內環化反應合成吲哚化合物具有原料易得、官能化多樣性等特點。自上世紀60年代發現了CuI鹽可以催化2-苯乙炔基苯胺分子內環化合成2-苯基吲哚(Stephens,R.D.；Castro,C.E.J.Org.Chem.1963,28,3313-3315.)以來，這類方法已成為合成吲哚化合物的重要手段，且廣泛用于天然產物和仿生藥物的合成(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.)，所用的催化劑主要包括過渡金屬：(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；非金屬：(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)堿(Rodriguez,A.L.；Koradin,C.；Dohle,W.；Knochel,P.Angew.Chem.Int.Ed.2000,39,2488-2490.)；以及負載型非均相催化劑((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。但這些催化劑都不同程度存在價格昂貴、污染末端產品和環境以及催化劑制備工藝復雜等缺點。

水滑石(Layered Double Hydroxides,簡稱LDHs)是一類具有典型層狀結構的復合金屬氫氧化物，基于其獨特的結構和功能已成為一類應用前景廣闊的新型材料，在離子交換、吸附、醫藥、功能材料，尤其是催化和超分子組裝等領域得到了廣泛的應用((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.)。近年來，人們根據水滑石的模板效應和中空結構特征制備了各種負載型催化劑，雖然可以有效分散催化位點、提高催化效率，但制備方法主要是通過簡單吸附、浸漬等技術，導致金屬在水滑石上負載的穩定性不好，未能解決重金屬對末端產品和環境的污染問題。

綜上，在吲哚化合物的合成方法中亟需一種具有催化活性高、價格低廉和易分離等優點的催化劑。目前，尚未發現利用鎂鋁水滑石以及含銅、鋅、鐵鎂鋁類水滑石催化合成吲哚化合物的報道。

技術實現要素：

本發明旨在針對上述技術分析中存在的不足，提供一種基于水滑石的催化劑在雙效催化合成吲哚化合物中的應用，所述催化劑包括鎂鋁水滑石和MMgAl-LDH類水滑石，所述MMgAl-LDH類水滑石為銅鎂鋁類水滑石、鋅鎂鋁類水滑石和鐵鎂鋁類水滑石的一種或多種，其主要活性成分是水滑石自身的堿性中心和銅離子。其中M為Cu(II)、Zn(II)、Fe(III)。

優選的，從催化效果來看，所述催化劑為銅鎂鋁類水滑石。

優選的，所述MMgAl-LDH類水滑石，其中Cu(II)、Zn(II)或Fe(III)直接鍵合在水滑石的板層上；優選的，Cu(II)、Zn(II)或Fe(III)在催化劑中的含量為1.0％～5.0％(w/w)。

進一步優選的，所述催化劑為CuMgAl-LDH類水滑石，其中Cu(II)直接鍵合在水滑石的板層上，分布均勻、穩定性好；優選的，Cu在催化劑中的含量為1.0％～5.0％(w/w)。

優選的，所述水滑石催化劑為用于催化2-炔基苯胺或其衍生物發生分子內環化反應的催化劑。

優選的，所述2-炔基苯胺或其衍生物的結構如1所示：

其中，R為氫、甲基、氟、三氟甲基、硝基等；R’為苯基、正丙基、正丁基、二茂鐵基等；X為氫、對甲苯磺酰基、甲磺酰基等。

優選的，所述水滑石催化劑的制備采用雙滴共沉淀技術，具體步驟如下：

在攪拌條件下，將金屬硝酸鹽混合溶液(A)和堿溶液(B)同時滴加到反應器中，維持反應體系中的pH為9.3～9.8(優選9.5)，滴加完畢后，將所得反應體系在95～105℃(優選100℃)陳化12～14h(優選13h)，過濾、洗滌、干燥后得到水滑石催化劑。

優選的，所述干燥后進一步研磨過篩得到水滑石催化劑。

優選的，所述金屬硝酸鹽混合溶液(A)是Zn(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂、Fe(NO₃)₃中的任一種與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。

進一步優選的，所述金屬硝酸鹽混合溶液(A)中的二價金屬離子(M²⁺)和三價金屬離子(M³⁺)的摩爾比為3:1；所述堿溶液(B)為NaOH、Na₂CO₃組成的混合溶液。

按此方法，制備的水滑石催化劑：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。

優選的，從吲哚化合物的合成效果來看，所述催化劑為CuMgAl-LDH類水滑石催化劑，上述催化劑具有協同雙效催化功能，其主要活性成分是水滑石自身的堿性中心和Cu(II)。

本發明所制備的水滑石催化劑，其催化活性采用以下過程進行評價：

取一定量的水滑石催化劑，加入0.50mmol 2-苯乙炔基苯胺或其衍生物和5.0mL溶劑，在N₂氣氛下攪拌加熱反應。薄層層析跟蹤，反應結束后分離目標產物。

本發明的另一目的是提供一種銅鎂鋁類水滑石雙效催化合成吲哚化合物的方法，該方法包括：在上述催化劑的催化作用下使2-炔基苯胺或其衍生物發生分子內環化反應，反應完畢得到吲哚化合物。

本發明采用下列反應式表示：

本發明中所用的2-炔基苯胺或其衍生物，結構如1所示，其中，R為氫、甲基、氟、三氟甲基、硝基等；R’為苯基、正丙基、正丁基、二茂鐵基等；X為氫、對甲苯磺酰基、甲磺酰基等。

優選的，所述催化劑的摩爾用量(以Cu²⁺計)為2-炔基苯胺或其衍生物的5～20％。

優選的，所述環化反應在溶劑中進行，所述溶劑為二氯乙烷、甲苯、1,4-二氧六環、N-甲基吡咯烷酮、水、乙醇中的一種或兩種以上組合，進一步優選的，所述反應溶劑為乙醇、水或N-甲基吡咯烷酮。

優選的，所述反應溫度為30～180℃，進一步優選的，當以乙醇作溶劑時，反應溫度為30～80℃；當以水作溶劑時，反應溫度為30～100℃；當以N-甲基吡咯烷酮作溶劑，反應溫度為30～180℃。

優選的，反應時間為0.4～24h，進一步優選的為0.4～2h。

優選的，本發明的催化劑能夠循環利用，進一步優選的，重復使用7次對反應時間和產率基本沒有影響。

本發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，其氨基可以保護，也可以不保護。當2-炔基苯胺或其衍生物1在水滑石催化劑催化下進行分子內環化反應生成目標化合物，經分離得到相應的吲哚化合物2。

優選的，當反應完畢后，具體分離催化劑的方法為：將含有目標化合物和催化劑的混合物過濾回收催化劑，濾液直接蒸除溶劑得到吲哚化合物。

優選的，上述催化劑失活后，可經簡單的酸堿處理使其再生，其結構形態與催化活性保持不變。

本發明的第三個目的是提供一種水滑石催化劑的再生方法，其特點是：包含將失活的水滑石催化劑經過酸堿處理再生的步驟。優選的，水滑石催化劑再生方法的具體步驟如下：將失活的水滑石催化劑先用乙醇洗滌清除有機殘留物，再用硝酸溶液硝解得到金屬硝酸鹽混合溶液，然后和堿溶液同時滴加到反應器中，維持反應體系中的pH為9.3～9.8，滴加完畢，將所得反應體系在95～105℃陳化10～15h，過濾、洗滌、干燥、研磨后得到再生水滑石催化劑。該催化劑再生方法操作簡單，再生水滑石催化劑結構形態與催化活性保持不變。

優選的，采用熱乙醇洗滌清除有機殘留物。

優選的，所述硝酸溶液的質量分數為20％。

本發明的有益效果是：

(1)本發明經過研究發現，水滑石作為催化劑使用能夠有效催化合成吲哚化合物，其中所述水滑石為鎂鋁水滑石、銅鎂鋁類水滑石、鋅鎂鋁類水滑石和鐵鎂鋁類水滑石的一種或多種。與現有技術相比，本發明突出的特色是把催化金屬離子直接鍵合在水滑石的板層上，提高了特定金屬離子在水滑石上負載的穩定性，有效減少了其在反應過程中的流失及對末端產品和環境的污染。同時，利用水滑石自身的堿性中心和特定金屬離子的協同雙效催化，使非均相催化具有均相催化的效果。

(2)本發明中所提供的銅鎂鋁類水滑石雙效催化合成吲哚化合物的方法，從催化劑結構特征來看，采用雙滴共沉淀技術使Cu(II)直接鍵合在水滑石的板層上，不僅均勻分散了催化位點、提高了催化效率，而且提升了Cu在水滑石中結合的牢固程度，有效降低了Cu在反應中的流失及其對末端產品和環境的污染。催化劑使用后經簡單過濾，可重復使用，工藝流程簡單，生產效率高，操作方便。尤其是催化劑失活后，可以通過簡單的酸堿處理，使其再生，而且結構和催化活性保持不變。

(3)進一步的，本發明中所提供的銅鎂鋁類水滑石雙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內環化反應高效合成吲哚類化合物。本發明經研究發現，CuMgAl-LDH結構中的堿性中心和Cu(II)均為有效催化成分，這種協同雙效催化使環化反應的效率進一步提升。

(4)本發明提供的合成方法，具有原料易得、操作簡便、反應條件溫和、合成產率高、反應時間短、產物分離簡便、不使用貴金屬等特點。因此，本發明中所提供的技術為綠色合成吲哚類化合物提供了重要的基礎，在藥物合成領域也具有重要意義。

附圖說明

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

圖2是CAT-4A(a,b)和CAT-4B(c)的TEM譜圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明，本發明的實施例僅用于說明本發明的技術方案，而不用于限定本發明的范圍。

實施例1

催化劑CAT-1(MgAl-LDH)的制備：

稱取Mg(NO₃)₂·6H₂O(2.308g,9.00mmol)、A1(NO₃)₃·9H₂O(1.126g,3.00mmol)溶于6.0mL去離子水中，配成混合鹽溶液(A)；另取NaOH(0.768g,19.20mmol)、Na₂CO₃(0.636g,6.00mmol)溶于6.0mL去離子水中，配成堿溶液(B)。在攪拌條件下，將(A)和(B)兩種溶液同時慢慢滴加到盛有5.0mL去離子水的三口圓底燒瓶中，控制滴加速度，保持反應體系pH＝9.5。滴加結束，在100℃水浴中陳化13h，過濾，固體水洗至中性，110℃干燥24h，得CAT-1(白色固體)0.950g，研細、過篩備用。

實施例2

催化劑CAT-2(ZnMgAl-LDH,5％Zn,w/w)的制備：

稱取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去離子水中，配置鹽溶液(A)；另取NaOH(0.768g,19.20mmol)、Na₂CO₃(0.636g,6.00mmol)溶于6.0mL去離子水中，配成堿溶液(B)。后續步驟同實施例1，得CAT-2(白色粉末)0.850g。

實施例3

催化劑CAT-3(FeMgAl-LDH,5％Fe,w/w)的制備：

稱取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去離子水中，配置鹽溶液(A)；另取NaOH(0.768g,19.20mmol)、Na₂CO₃(0.636g,6.00mmol)溶于6.0mL去離子水中，配成堿溶液(B)。后續步驟同實施例1，得CAT-3(灰色粉末)0.900g。

實施例4

催化劑CAT-4A(CuMgAl-LDH,5％Cu,w/w)的制備：

稱取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去離子水中，配成混合鹽溶液(A)；另取NaOH(1.536g,38.40mmol),Na₂CO₃(1.272g,12.00mmol)溶于12.0mL去離子水中,配堿溶液(B)。后續步驟同實施例1，得CAT-4A(藍色粉末)1.900g。

實施例5

催化劑CAT-4B(CuMgAl-LDH,2％Cu,w/w)的制備：

稱取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去離子水中，配成混合鹽溶液(A)；另取NaOH(1.536g,38.40mmol),Na₂CO₃(1.272g,12.00mmol)溶于12.0mL去離子水中,配堿溶液(B)。后續步驟同實施例1，得CAT-4B(藍色粉末)1.800g。

從實施例1～5中，MMgAl-LDH類水滑石催化劑經XRD譜(圖1)表征，發現(003)、(006)、(009)、(015)、(018)、(110)、(113)晶面的衍射峰很明顯,2θ＝11.7、23.4、34.9、60.8和62.0°附近均呈現水滑石的特征衍射峰，與LDHs標準譜(JCPDS 51-1525)比較，各衍射峰強度大，對稱性好，表明催化劑結晶度較好，沒有其他雜質峰，說明催化劑純度高。從CuMgAl-LDH的TEM譜(圖2)可以看出，板層上插入少量Cu²⁺后，水滑石仍呈不規則的扁平圓片狀，直徑約為50～150nm。

實施例6

2-苯基吲哚的制備：在25mL兩口燒瓶中，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氣氛下于180℃攪拌反應，TLC跟蹤反應。反應3h結束后，濾出催化劑，用乙酸乙酯洗滌催化劑，合并有機相，用飽和食鹽水洗，無水MgSO₄干燥。柱層析分離(乙酸乙酯/石油醚＝1:10,R_f＝0.3)，得2-苯基吲哚0.087g,產率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。

實施例7

2-苯基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：在25mL兩口燒瓶中，加入N-(2-苯乙炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.174g，0.50mmol)，CAT-4A(0.064g，0.05mmol)和無水乙醇(5.0mL)，在N₂氣氛下于80℃回流反應，TLC跟蹤反應。反應0.4h結束后，用砂芯漏斗濾出催化劑，用乙酸乙酯洗滌催化劑，合并有機相，減壓蒸除溶劑，得白色固體0.174g，產率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。

實施例8

5-甲基-2-苯基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(4-甲基-2-苯乙炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.181g,0.50mmol),反應0.7h，得白色固體0.181g，產率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]⁺)。

實施例9

2-丙基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(2-戊炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.157g,0.50mmol),反應0.4h，得白色固體0.157g，產率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]⁺)。

實施例10

6-硝基-2-苯基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(5-硝基-2-苯乙炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.196g,0.50mmol),反應0.6h，得黃色固體0.196g，產率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]⁺)。

實施例11

6-氟-2-苯基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(5-氟-2-苯乙炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.183g,0.50mmol),反應0.4h，得白色固體0.183g，產率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]⁺)。

實施例12

5-氟-2-苯基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(4-氟-2-苯乙炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.183g,0.50mmol),反應0.6h，得白色固體0.183g，產率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]⁺)。

實施例13

6-三氟甲基-2-苯基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(5-三氟甲基-2-苯乙炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.208g,0.50mmol),反應0.6h，得白色固體0.208g，產率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]⁺)。

實施例14

5-三氟甲基-2-苯基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(4-三氟甲基-2-苯乙炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.208g,0.50mmol),反應0.8h，得白色固體0.208g，產率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]⁺)。

實施例15

6-氟-2-丙基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(5-氟-2-丙炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.166g,0.50mmol),反應0.4h，得白色固體0.166g，產率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]⁺)。

實施例16

2-丁基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(2-己炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.164g,0.50mmol),反應0.6h，得淺黃色固體0.164g，產率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]⁺)。

實施例17

2-二茂鐵基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(2-二茂鐵乙炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.091g,0.20mmol),反應0.4h，得紅色固體0.091g，產率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]⁺)。

實施例18

5-三氟甲基-2-二茂鐵基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(4-三氟甲基-2-二茂鐵乙炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.105g,0.20mmol),反應0.3h，得紅色固體0.105g，產率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]⁺)。

實施例19

6-三氟甲基-2-丙基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(5-三氟甲基-2-戊炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.190g,0.50mmol),反應0.1h，得白色固體0.190g，產率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]⁺)。

實施例20

5-三氟甲基-2-丙基-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(4-三氟甲基-2-戊炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.190g,0.50mmol),反應0.1h，得白色固體0.190g，產率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]⁺)。

實施例21

2-(2-羥基異丙基)-N-對甲基苯磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(2-(3-甲基-3-羥基丁炔)苯基)對甲苯磺酰胺(0.163g,0.50mmol),反應0.4h，得白色固體(0.163g，產率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]⁺)。

實施例22

2-苯基-N-甲磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(2-苯乙炔基苯基)甲磺酰胺(0.136g,0.50mmol),反應1.5h，得白色固體0.136g，產率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]⁺)。

實施例23

5-甲基-2-苯基-N-甲磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(4-甲基-2-苯乙炔基苯基)甲磺酰胺(0.143g,0.50mmol),反應0.9h，得白色固體0.143g，產率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]⁺)。

實施例24

5-三氟甲基-2-丙基-N-甲磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(4-三氟甲基-2-戊炔基苯基)甲磺酰胺(0.153g,0.50mmol),反應0.3h，得白色固體0.153g，產率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]⁺)。

實施例25

5-三氟甲基-2-苯基-N-甲磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(4-三氟甲基-2-苯乙炔基苯基)甲磺酰胺(0.170g,0.50mmol),反應1.5h，得白色固體0.170g，產率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]⁺)。

實施例26

2-丁基-N-甲磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(2-己炔基苯基)甲磺酰胺(0.126g,0.50mmol),反應0.5h，得白色固體0.123g，產率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]⁺)。

實施例27

6-硝基-2-苯基-N-甲磺酰基吲哚的制備：方法同實施例7，改用N-(5-硝基-2-苯乙炔基苯基)甲磺酰胺(0.158g,0.50mmol),反應0.4h，得黃色固體0.158g，產率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]⁺)。

實施例28

2-苯基吲哚的制備：方法同實施例6，改用CAT-1(0.10mmol)，反應24h，得2-苯基吲哚0.049g,產率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。

實施例29

2-苯基吲哚的制備：方法同實施例6，改用CAT-2(0.10mmol)，反應24h，得2-苯基吲哚0.048g,產率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。

實施例30

2-苯基吲哚的制備：方法同實施例6，改用CAT-3(0.10mmol)，反應24h，得2-苯基吲哚0.053g,產率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。

實施例31

2-苯基吲哚的制備：方法同實施例6，改用CAT-4B(0.10mmol)，反應5h，得2-苯基吲哚0.086g,產率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。

實施例32

催化劑的再生及其活性評價：

催化劑的再生：CAT-4C(CuMgAl-LDH)的制備

首先將使用10次反應(實施例7)后失活的催化劑CAT-4A(1.000g)用熱乙醇洗滌清除有機殘留物，然后將催化劑用5.0mL 20％的硝酸硝解，得到鹽溶液(A)；NaOH(1.600g,40.00mmol),Na₂CO₃(0.636g,6.00mmol)配置堿溶液(B)。后續步驟同實施例4，得CAT-4C(CuMgAl-LDH)催化劑0.950g，藍色粉末，其中含4.8％Cu(w/w)。

再生催化劑的催化活性評價：

方法同實施例7，以N-(2-苯乙炔基苯基)對甲苯磺酰胺(0.174g，0.50mmol)作底物，改用CAT-4C(0.067g，0.05mmol)作催化劑。反應0.4h結束后，用砂芯漏斗濾出催化劑，用乙酸乙酯洗滌催化劑，合并有機相，減壓蒸除溶劑，得白色固體0.174g，產率100％，表征數據同實施例7。

本實施例說明再生的催化劑CAT-4C的催化活性與CAT-4A完全一致。