新型亲电试剂：钯/降冰片烯共催化下芳基碘与氮丙啶的环化偶联反应

自钯/降冰片烯（NBE）化学得到Catellani课题组报道以来，该方法学就成为构建双/三官能化多取代芳香烃强有力的工具。在过去的20年里，参与反应的各类终止试剂（亲核试剂或烯烃）得到大量的报道。然而，亲电试剂多集中于烷基卤代烃和芳基卤代烃。为了进一步丰富和拓展Pd/NBE化学领域，近年来，新型的亲电基团，如氨基、酰基和羧基等陆续得到报道。兰州大学的梁永民（点击查看介绍）课题组和曲阜师范大学的毕思玮（点击查看介绍）课题组使用氮丙啶作为新型的亲电试剂，在Pd/NBE体系下合成了一系列取代的二氢吲哚。相比于经历传统的Pd(IV)中间体，该反应倾向于发生S_N2亲核开环。

当氮丙啶的碳环上无取代基时（2a-i），反应得到单一的二氢吲哚产物3a-v。由于氮丙啶的开环受电子效应和位阻效应的影响，当2-烷基/芳基取代的氮丙啶（4a-m）与芳基碘反应（需要加入2当量的水）时，反应得到5a-j和6a-k两种异构产物。

随后，作者用手性的2-苯基氮丙啶(S)-4n与1-碘化萘1o反应，得到构型保持的产物(R)-5n（N-C₂键断开）和构型反转的产物(S)-6n（N-C₁键断开）。结合构型翻转的实验结果以及已有文献报道中几乎所有氮丙啶开环反应都是S_N2机理，作者倾向于该反应可能经过S_N2亲核开环过程。

为了探究可能的反应机理，作者使用邻菲罗啉配位的钯杂五元环中间体B与底物氮丙啶1a反应（考虑到活性的问题，没有采用膦配体配位的钯杂五元环中间体B）。经过一年多的探索，他们得到了两个重要的单晶结构——含降冰片烯结构的钯杂八元环E和消除降冰片烯的钯杂六元环F，从而直观证明了降冰片烯β-C消除（降冰片烯的消去）过程的存在。基于中间体活性的问题，他们暂时没有得到可能存在的钯杂环C或D。毕思玮教授提供的计算结果表明，Pd(IV)中间体的能量高于亲核开环过程的能量。

综上所述，作者利用氮丙啶作为新型的亲电试剂参与Catellani类型的反应，通过钯/降冰片烯共催化偶联环化，一次构建了C_alkyl-C_aryl和N-C_aryl 键，得到二氢吲哚衍生物，产率优异，底物适用性广。结合手性产物的构型翻转现象和氮丙啶的开环性质，作者认为该Catellani反应倾向于S_N2亲核开环机理。在探究机理的过程中，作者得到的两个重要的单晶结构，为今后Pd/NBE体系的研究提供了积极有益的帮助。

该研究得到111计划和国家自然科学基金的大力支持，相关成果发表在Chemical Communications 上。梁永民课题组的刘策博士是该论文的第一作者，梁永民教授和毕思玮教授为本文的共同通讯作者。后续工作会进一步探索反应的机理。

该论文作者为：Ce Liu, Yujie Liang, Nian Zheng, Bo-Sheng Zhang, Yuan Feng, Siwei Bi and Yong-Min Liang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Synthesis of indolines via a palladium/norbornene-catalyzed reaction of aziridines with aryl iodides

Chem. Commun., 2018, 54, 3407, DOI: 10.1039/C8CC01062E

导师介绍

梁永民

http://www.x-mol.com/university/faculty/11190

毕思玮

http://www.x-mol.com/university/faculty/21157