1,2-碳迁移：Ru催化2-炔基苯胺合成3取代吲哚

吲哚类化合物广泛存在于天然产物中，多数具有独特的生物活性，因而吲哚的合成是个很有意义的课题。2-炔基苯胺通过环化异构化可以有效地得到2取代吲哚，这类反应通常在Lewis酸催化的条件下，氨基亲核进攻活化的炔基得到吲哚产物（图1a），或者通过过渡金属活化炔基得到亚乙烯基中间体，继而关环得到吲哚（图1b）。在这一反应中，炔烃只能是末端炔或者硅基保护的炔烃，并且由于C-Si键键能低于C-C键，反应过程中无法发生1,2-碳迁移。最近，日本东京理科大学的Yuichiro Mutoh和Shinichi Saito等人报道了一种Ru催化2-炔基苯胺通过1,2-碳迁移合成3取代吲哚的方法，相关成果发表在J. Am. Chem. Soc. 上。

图1. 过渡金属催化2-炔基苯胺的环化反应。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

通过炔-亚乙烯基重排可以生成亚乙烯基复合物这一过程已经得到广泛的研究，然而关于芳基、烷基和酰基的迁移鲜见文献报道。在作者的工作中，他们通过简单的起始原料（末端炔、[CpRuCl(dppe)]与NaBAr^F₄（Ar^F = 3,5-(CF₃)₂C₆H₃）），在温和的条件下就可以得到Ru-亚乙烯基复合物。这也是首次关于Ru催化2-炔基苯胺通过1,2-碳迁移合成3-取代吲哚的报道（图1c）。

作者以1a为底物，在[CpRuCl(dppe)]（3 mol %）和NaBAr^F₄•3H₂O（3.6 mol %）的作用下，以氯苯为溶剂可以得到吲哚底物2a和3a（图2）；延长反应时间，反应收率会有所提高（entries 1-2）。他们推测氨基的亲核性越强，产物2a的比例越高，因此使用Bz保护氨基的底物1b，可以得到单一的产物3b（entry 3）；经过一系列保护基的筛选，最终Ac保护的底物1c可以97%的收率得到3取代的吲哚产物（entry 4）。令人意外的是，该底物的反应速率要远远大于1a，这可能因为游离氨基对Ru催化的环化过程有抑制作用。

图2. 反应条件优化。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

得到最优条件之后，他们对底物的普适性也进行了考察（图3）。当炔基取代部分的芳香环的对位含有吸电子、给电子取代基以及卤素时，都具有良好的反应收率（1c-1f）；苯胺的芳香环上含有不同取代基时同样具有很高的收率（1g-1i）。酯基取代时需要将反应温度提高至145 ℃；随着芳香环取代基的位阻增大，反应也需要负载量更多的催化剂和反应时间才能够得到理想收率（1j-1k）。当炔烃部分的苯环被其他基团取代时，作者可以通过调节芳香胺的保护基高效地得到相应的目标产物，底物中含有正丁基、环戊基、酯基、酰基取代基以及N、O等芳香杂环时都能得到中等至优秀的收率，但是叔丁基取代的底物无法发生反应（1l-1s）。

图3. 底物的普适性考察。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

最后，他们对反应的机理进行了研究（图4）。[CpRuCl(dppe)]与NaBAr^F₄•3H₂O反应原位得到阳离子Ru络合物，与1反应得到π-炔基复合物X。当芳香胺没有保护基时，可以通过path A得到2取代吲哚产物2；N-酰基保护的X通过1,2-碳迁移得到中间体Y，该中间体可以通过环化反应得到Z，最后质子化得到产物3。底物1b与化学计量的催化剂在100 ℃下反应，可以79%的收率得到中间体4，而在110 ℃下反应可以87%的收率得到4b。

图4. 反应可能的机理。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

——小结——

Yuichiro Mutoh和Shinichi Saito等人报道了一种Ru催化的炔烃分子内环化反应，这也是首次关于过渡金属催化的2-炔基苯胺通过1,2-碳迁移合成3-取代吲哚的报道。该反应条件温和，具有良好的收率和底物普适性，关于反应过程中1,2-碳迁移的具体机制还在进一步研究中。

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Ruthenium-Catalyzed Cycloisomerization of 2-Alkynylanilides: Synthesis of 3-Substituted Indoles by 1,2-Carbon Migration

J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 7752, DOI: 10.1021/jacs.7b04564