吲哚類化合物廣泛存在于天然產物中,多數具有獨特的生物活性,因而吲哚的合成是個很有意義的課題。2-炔基苯胺通過環化異構化可以有效地得到2取代吲哚,這類反應通常在Lewis酸催化的條件下,氨基親核進攻活化的炔基得到吲哚產物(圖1a),或者通過過渡金屬活化炔基得到亞乙烯基中間體,繼而關環得到吲哚(圖1b)。在這一反應中,炔烴只能是末端炔或者硅基保護的炔烴,并且由于C-Si鍵鍵能低于C-C鍵,反應過程中無法發生1,2-碳遷移。最近,日本東京理科大學的Yuichiro Mutoh和Shinichi Saito等人報道了一種Ru催化2-炔基苯胺通過1,2-碳遷移合成3取代吲哚的方法,相關成果發表在J. Am. Chem. Soc. 上。
通過炔-亞乙烯基重排可以生成亞乙烯基復合物這一過程已經得到廣泛的研究,然而關于芳基、烷基和酰基的遷移鮮見文獻報道。在作者的工作中,他們通過簡單的起始原料(末端炔、[CpRuCl(dppe)]與NaBArF4(ArF = 3,5-(CF3)2C6H3)),在溫和的條件下就可以得到Ru-亞乙烯基復合物。這也是首次關于Ru催化2-炔基苯胺通過1,2-碳遷移合成3-取代吲哚的報道。
作者以1a為底物,在[CpRuCl(dppe)](3 mol %)和NaBArF4?3H2O(3.6 mol %)的作用下,以氯苯為溶劑可以得到吲哚底物2a和3a(圖2);延長反應時間,反應收率會有所提高(entries 1-2)。他們推測氨基的親核性越強,產物2a的比例越高,因此使用Bz保護氨基的底物1b,可以得到單一的產物3b(entry 3);經過一系列保護基的篩選,最終Ac保護的底物1c可以97%的收率得到3取代的吲哚產物(entry 4)。令人意外的是,該底物的反應速率要遠遠大于1a,這可能因為游離氨基對Ru催化的環化過程有抑制作用。
圖2. 反應條件優化。圖片來源:J. Am. Chem. Soc.
得到最優條件之后,他們對底物的普適性也進行了考察(圖3)。當炔基取代部分的芳香環的對位含有吸電子、給電子取代基以及鹵素時,都具有良好的反應收率(1c-1f);苯胺的芳香環上含有不同取代基時同樣具有很高的收率(1g-1i)。酯基取代時需要將反應溫度提高至145 ℃;隨著芳香環取代基的位阻增大,反應也需要負載量更多的催化劑和反應時間才能夠得到理想收率(1j-1k)。當炔烴部分的苯環被其他基團取代時,作者可以通過調節芳香胺的保護基高效地得到相應的目標產物,底物中含有正丁基、環戊基、酯基、酰基取代基以及N、O等芳香雜環時都能得到中等至優秀的收率,但是叔丁基取代的底物無法發生反應(1l-1s)。
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