咔唑类天然产物结构修饰与碳氢活化研究文献综述

 2022-12-30 16:01:58

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述)

一、背景

普通烷烃C-H键,即邻位不存在官能团或杂原子的烷烃碳氢键,广泛存在于各类有机化合物中,是最基本的化学键之一。将这类化学键高效高选择性地转化为C-C键、C-O键等其他化学键是增长碳链、引入官能团等有机合成步骤的理想方法。然而,普通C-H键化学惰性较强,长期以来很难应用于合成过程中。近年来,通过各种导向基团(胺、酰胺、free氨基、羟基、羧基、酯基、硫醚、亚砜等[1])辅助,过渡金属(铑、钌、钯及第一过渡周期金属等[2])催化的C-H活化反应逐渐发展。

随着人们的研究,C-H活化已演变成一个重要的催化研究领域。使用钯催化剂的C-H活化发展最为成熟,但由于其存在底物范围窄、官能团耐受性差、催化剂用量高等缺点,限制了钯催化C-H活化在实验室和工业中的应用,人们开始将重点转向其他过渡金属催化剂,钌、铜、铑钴等。其中,由于广泛官能团耐受性和较高的反应活性和选择性,铑催化剂逐渐成为碳氢活化中常用的催化剂,Cp*Rh(III)配合物更是脱颖而出。

Cp*Rh(III)催化的C-H活化反应首次被报道于2007年,随后金得到了迅猛的发展。这主要是因为Cp*Rh(III)配合物相较于人们已经广泛探索的Pd(II)催化剂有以下几个方面的特性:(1)Rh(III)-C键比Pd(II)极性更大、反应活性更高。高价态的铑给芳烃pi;轨道提供电子的趋势较弱,表现出更明显的Rh-C单键特点;(2)Cp*Rh(III)配合物为八面体。铑与Cp*配体和芳烃配位,只留下一个位点给接下来要参加反应的试剂,因此,不需要额外加配体;(3)Cp*配体提供了适当的位阻。尽管在C-H活化过程中,它可能产生不利的空间位阻,但这种位阻恰恰在环金属化后使环状过渡态没那么稳定,从而使接下来配位数量减少的反应(还原消除或插入)更容易发生;(4)Cp*Rh(III)配合物,特别是当进一步环金属化后,是热稳定的,不易分解。

另一方面,吲哚骨架存在于许多天然产物和药物活性分子中(如吴茱萸碱)。大量的研究表明,不同取代的吲哚表现出各种不同的生物学特性。因此,人们投入了大量的精力在吲哚骨架上进行官能团化以及构建吲哚骨架。其中,通过过度金属催化碳氢活化官能团化的方法在吲哚骨架上直接官能团化以及构建吲哚骨架,已经取得很大的进展,Cp*Rh(III)催化毫无疑问发挥着巨大作用。由于吲哚骨架在C-2和C-3有较高的电子云密度的,当没有引入定位基团时,直接金属催化的官能团化通常在这两个位点发生。而想实现C-7位官能团化,通常是封闭C-2位或者用吲哚啉衍生物作为底物[3]

吲哚 吴茱萸碱 吴茱萸次碱

吲哚C-2、C-3、C-7位活化[4]

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