Angew. Chem. :路易斯酸催化吲哚与双环[1.1.0]丁烷的形式环加成反应

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三维饱和碳环结构具有相对刚性的构象和代谢稳定性从而能够显著提高化合物的药代动力学和理化性质,所以将平面苯环结构替换成三维饱和碳环结构在新药研发中得到广泛应用。双环[2.1.1]己烷结构因其刚性特性和固定的朝向被发现可以作为邻位或者间位取代苯环的生物电子等排体。因此,开发新的反应策略用于构建具有双环[2.1.1]己烷结构的化合物成为合成化学家关注的焦点。传统上,光促进1,5-二烯的分子内[2p+2p]环加成反应是一种构建双环[2.1.1]己烷结构最直接的方式,而烯烃和双环[1.1.0]丁烷的[2+2]环加成反应是另外一种更为有效的合成策略。早在1966,就有关于此类反应的零星报道,现在已经逐步发展成为一种主要的方法。通过光促进的能量转移和单电子转移策略可以成功实现烯烃和双环[1.1.0]丁烷的模块化环化反应,然而这些反应基本都使用光敏化底物或者共轭烯烃作为原料,而且都涉及到自由基的过程 (Scheme 1a)。



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Scheme 1

而通过双电子过程实现烯烃和双环[1.1.0]丁烷报道较少,Studer课题组最近开发了TMSOTf促进的双环[1.1.0]丁烷和亲电试剂烯酮的反应得到双环[2.1.1]己烷结构。西湖大学邓力教授团队开发了一种新型路易斯酸介导的双环[1.1.0]丁烷与吲哚的形式环加成反应形成双环[2.1.1]己烷结构,反应经历了吲哚对路易斯酸活化双环[1.1.0]丁烷的亲核加成和分子内Mannich反应快速构建了一些具有复杂吲哚生物碱类似结构的吲哚啉多环化合物 (Scheme 2)。

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Scheme 2

经过条件优化,Yb(OTf)3被发现是最优的催化剂。反应具有非常广泛的底物普适性,吲哚苯环上不同的取代基类型都可兼容。3-位取代、2,3位-双取代、2,3位氢取代的吲哚底物都能很好地进行反应,特别是2,3位-双取代底物可以一步直接得到具有螺桨烷结构的多环化合物。双环[1.1.0]丁烷底物也具有很好的底物适用范围,不同(杂)芳基和烷基酮结构可以得到很好的结果。有意思的是,1,3双取代双环[1.1.0]丁烷与2,3-双取代吲哚的环化反应也能顺利进行得到具有连续四季碳中心的化合物 (Scheme 3)。

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Scheme 3

在该工作中,邓力教授团队发展了一种新型路易斯酸催化吲哚与双环[1.1.0]丁烷分子间形式环加成反应,一步快速构建一系列复杂的吲哚啉多环化合物。这是首次实现路易斯酸催化的亲电性双环[1.1.0]丁烷和亲核性吲哚的环化反应,为合成含有双环[2.1.1]己烷结构的化合物提供新方法,为进一步探索路易斯酸活化的双环[1.1.0]丁烷反应提供新思路。该反应操作简单,反应条件温和,底物来源广泛且能克级规模制备,有望在新药研发以及复杂多环吲哚啉分子的合成中得到应用。

文信息

Intermolecular Formal Cycloaddition of Indoles with Bicyclo[1.1.0]butanes by Lewis Acid Catalysis

Dr. Dongshun Ni, Sai Hu, Xiangyu Tan, Dr. Yang Yu, Dr. Zhenghua Li, Prof. Li Deng


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202308606




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