AsianJOC:铜催化吡啶叶立德与2,2,2-三氟乙基酮的[3+2]环化反应构筑功能化2-氟吲哚嗪

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氟是一种非常特殊的元素。在有机化合物中引入氟原子可以显着改变化合物的物理、化学和生理性质。因此,含氟有机化合物广泛应用于医药、农药、材料科学等领域。含氟杂环化合物的构建一直是药物设计中特别关注的问题。对于单氟取代吲哚嗪类化合物的合成,目前的方法仍然非常有限(图 1)。近年来,2,2,2-三氟乙基酮作为一种多功能的合成结构单元,在交叉偶联反应和杂环化合物的构建中引起了人们的关注。与惰性的CF3基团不同,2,2,2-三氟乙基酮中的C-F键由于羰基的活化而容易被消除,生成烯基二氟化物中间体。在课题组前期工作的基础上在课题组前期的工作基础上(J. Org. Chem. 2021, 86, 17197−17212; Adv. Synth. Catal. 2022, 364, 1402–1408;Asian J. Org. Chem. 2022, 11, e202200334; Tetrahedron Lett. 2022, 100, 153902-153906; New J. Chem. 2023, 47, 6171–6175.)近来,中国人民大学化学系李志平课题组实现了铜催化吡啶叶立德与2,2,2-三氟乙基酮的[3+2]环化反应。空气中的氧气作为绿色氧化剂,2,2,2-三氟乙基酮首次作为不稳定氟炔酮的合成等价物,得到了一系列1,3-功能化的2-氟吲哚嗪。



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图1 代表性吲哚嗪类化合物的合成方法

作者发现在碘化亚铜作为催化剂和二甲亚砜作为溶剂的条件下,吡啶盐与2,2,2-三氟乙基酮反应生成2-氟吲哚嗪化合物(图2)。作者对底物的普适性进行了研究,发现苯环上对位带有给电子和吸电子取代基的2,2,2-三氟乙基酮都能以中等到良好收率得到目标产物。此外,其他类型底物如萘基取代的和烷基取代的2,2,2-三氟乙基酮都适用于该反应。异喹啉型、苯基上有不同取代基的2-氧代-2-苯乙基吡啶盐、对硝基苄基吡啶盐也能以中等到良好收率得到目标产物。

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图2 反应普适性研究

作者同时开展了2-氟吲哚嗪化合物的转化研究(图3)。研究发现2-氟吲哚嗪化合物与苯硼酸反应得到Suzuki偶联的产物、与二乙胺反应得到脱酯的产物、被硼氢化钠还原得到相应的醇。

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图3 2-氟吲哚嗪化合物的转化

基于实验结果和文献报道,作者提出了可能的反应机理(图4)。

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图4 可能的反应机理

本研究工作建立了一种简单易行的铜催化2,2,2-三氟乙基酮与原位生成的吡啶叶立德的[3+2]环化反应。反应操作简单,敞口进行,起始原料廉价易得,空气中的氧气作为绿色氧化剂,得到了一系列1,3-双功能化的2-氟吲哚嗪。

文信息

Copper-Catalyzed [3+2] Annulation of Pyridinium Ylides with α-CF3 Ketones: Synthesis of Functionalized 2-Fluoroindolizines

Shiming Shu, Leilei Wang, Prof. Leiyang Lv, Prof. Zhiping Li

本论文通讯作者为中国人民大学吕雷阳副教授和李志平教授,第一作者是中国人民大学硕士研究生舒仕铭。


Asian Journal of Organic Chemistry

DOI: 10.1002/ajoc.202300075




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