on style="text-indent: 0em; line-height: 1.75em; margin-bottom: 5px;">吲哚是许多生物相关化合物、药物中的关键结构片段。尤其是C7-官能化的吲哚骨架表现出许多抗病毒活性,例如抗SARS-CoV,HIV-1和HSV II等。因此,在区分其他碳氢键的同时,实现吲哚C7-H的位点选择性官能化是十分必要的。近年来,钌(II)催化的C-H活化领域已取得重大进展,研究人员已经相继实现了各种C-H官能化,包括烷基化、烯基化、芳基化、酰胺化和间位C-H官能化等。尽管如此,钌(II)催化的吲哚类化合物的C7-H官能化仍较难实现,其主要挑战在于形成了不利的六元金属环。目前,仅Chang、马大为和史壮志等课题组利用铱、铑和钯催化在C7-H官能化方面做出了开创性贡献。近日,德国哥廷根大学教授Lutz Ackermann报道了首例钌(II)催化的吲哚C7-H键活化反应。该策略利用弱配位的新戊酰基为导向基,在温和条件下即可实现C7-H酰胺化和烯基化(Figure 2)。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上(DOI: 10.1002/anie.202006164)。
(来源:Angew. Chem. Int. Ed.)
作者以N-新戊酰基吲哚1a与甲苯磺酰基叠氮化物2a为模型底物,对Ru催化的C7-H活化反应进行条件筛选(Table 1)。作者发现以TFE为溶剂,Ru(OAc)2(p-cymene)为催化剂,AgBF4为添加剂,反应就可以78%的收率得到位点选择性的C7-H氨基化产物3aa。对照实验表明,银盐对于形成阳离子钌(II)羧酸盐的起到重要作用。
(来源:Angew. Chem. Int. Ed.)
接着,在最佳反应条件下,作者考察了底物的适用范围(Scheme 2)。在C3、C4、C5和C6位带有烷基、烷氧基和卤素取代的吲哚1可以选择性地生成C7-H氨基化产物,收率中等至优异。此外,该反应也能耐受各种含芳砜基和烷烃砜基的叠氮化合物2。
(来源:Angew. Chem. Int. Ed.)
此外,N-新戊酰基吲哚与丙烯酸4的C7-H烯基化反应也是可行的,这反映出该钌催化的C7-H活化策略的优越性(Scheme 3)。反应可以耐受各种取代的吲哚1和丙烯酸酯4,从而以34%-75%的收率转化为所需的吲哚-7-烯基衍生物5,且产物具有优异的位点选择性。
(来源:Angew. Chem. Int. Ed.)
随后,作者通过在室温下温和地脱除新戊酰基导向基进一步证明了该钌(II)催化的C7-H活化策略的实用性(Scheme 4)。值得注意的是,C7-H官能化和N-新戊酰基的脱除也能以串联的“一锅法”进行。
(来源:Angew. Chem. Int. Ed.)
最后,基于竞争实验、H-D交换、KIE研究等机理实验,作者推测了一个合理的催化循环(Scheme 8)。首先,底物2a与活性钌催化剂A配位形成钌-磺酰胺中间体B。作者猜测C-H活化过程可能是通过碱辅助的内部亲电型取代机制发生的,优先生成钌(II)物种D,而非D’。中间体D经酰胺迁移插入形成钌(II)酰胺中间体E,其经质子脱金属化得到产物3aa,并再生出活性催化剂A。
(来源:Angew. Chem. Int. Ed.)
总而言之,作者首次报道了羧酸盐辅助的钌催化吲哚的C7-H活化反应。该反应的关键是六元钌环中间体的形成。在非常温和的条件下,钌(II)双羧酸盐催化剂能够促进C-N和C-C键的形成,并且具有优异的位点选择性。此外,温和地脱除导向基团以及克级制备的C7官能化的吲哚产物进一步证明了钌催化策略的实用性。
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