Cs2CO3促进下[3+2]环加成反应合成咪唑并[1,2-a]吲哚衍生物(2)

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咪唑并[1,2-a]吲哚衍生物

偶氮类化合物具有其独特的光学顺反异构特性，其在光化学分子开关、生物医学、液晶材料与化学分析等诸多领域有着相当广泛的应用。开发具有高化学稳定性和热稳定性的偶氮化合物更具有挑战性，近年来受到科研工作者们的极大重视和关注。由于偶氮化合具有独特的N=N双键的特性，其经常被应用于作为环加成反应的底物。

1.2偶氮参与反应的合成进展

2001年，Yoshifuji[11]报道了一例手性辅基修饰的1,3-丁二烯与偶氮的Diels-Alder反应（图1-2）。该反应在P(OMe)3和TMSOTf的作用下，可以通过[4+2]环合得到产物，但是产物的非对映选择性不高，产物可以进一步进行衍生化合成2-吡咯磷酸。

1,3-丁二烯与偶氮的Diels-Alder反应

2009年，叶松等[12]报道了利用手性氮杂环卡宾催化的烯酮与偶氮化合物的[4+2]不对称环加成反应（图1-3）。该反应实现了烯酮与偶氮之间的[4+2]环加成反应，合成了高对映选择性地合成了β-内酯。

NHC催化的烯酮的不对称环加成反应

2011年，叶松等[13]报道了一例α, β-不饱烯酮和酰氯与偶氮的环合反应，该反应收率优秀，且具有高达99%的不对应选择性（图1-4）。作者同时还对该反应的机理进行了预测：首先在碱性条件下，金鸡纳碱与α, β-不饱和酰氯反应原位产生烯基烯醇，之后再与偶氮化合物发生[4+2]环加成反应。金鸡纳碱在反应中通过与双烯体的结合来控制该反应的立体选择性。

α, β-不饱烯酮和酰氯与偶氮的环合反应

2006年，Yamamoto[14]课题组报道了一例氮杂Diels-Alder反应（图1-5）。其课题组在之前利用亚硝基化合物的反应研究的基础上，作者对底物进行改造，通过引入吡啶官能团促使该官能团与催化剂络合，这样就可以使空间结构更加稳定。该反应是第一例不对称催化的氮杂Diels-Alder，同时反应具有很高的选择性。

不对称氮杂Diels-Alder反应

[3＋2]环加成反应是一种可以通过一个简单的化学反应同时构建多个化学键从而达到合成各种环状化合物目的的合成手段。相对于其他的环合手段，它具有反应效率高、操作简便等显著优势[15,16]。化学工作者们对于[3+2]环加成反应的研究有着悠久的历史，所以是一种应用非常广泛的合成五元杂环化合物的手段[17,18]。

2014年Namrata Rastogihl等[19]利用炔酮与重氮化合物在碱的作用下，实现了Bestmann-Ohira Reagent的[3+2]环加成反应，合成了吡咯衍生物（图1-6）。该反应最高以90%的收率合成了相对应的产物。

炔酮与重氮化合物的[3+2]环加成反应

最近，我们课题组报道了一个通过TBAI/TBHP介导下，源!自`优尔'文"论(文`网[www.youerw.com利用吲哚与磺酰肼为底物，氧化脱氢偶联合成3-磺酰基-2-磺酰偶氮-1H-吲哚衍生物的方法[20]。该反应在四丁基碘化铵（TBAI）和叔丁基过氧化氢（TBHP）共同作用下，吲哚与磺酰肼类化合物为反应物，以乙腈为溶剂，40 oC条件下反应得到了3-磺酰基-2-磺酰偶氮-1H-吲哚。这是一种简便的由TBAI/TBHP引发的C2，C3未取代的吲哚类化合物进行有选择地磺酰化、重氮化的方法[21]，提供了一种无金属催化下前所未有的合成二取代吲哚衍生物的方法。该反应中底物适用范围较广，可扩展性较强，可快速合成高官能化的吲哚化合物，使用的原料简单易得（图1-7）。

3-磺酰基-2-磺酰偶氮-1H-吲哚的合成

由于该化合物吲哚1号位的N-H的亲核性而吲哚2号位上的偶氮基团的亲电性，我们设想3-磺酰基-2-磺酰偶氮-1H-吲哚衍生物在碱的作用下可以促进吲哚1号位上的N-H离去形成一个1,3-偶极子，之后再在反应体系中引入一个富电子的炔酸酯，该1,3-偶极子就可以和炔酸酯进行[3+2]环加成反应进而合成咪唑[1,2-a]吲哚衍生物。因此，我们在之前的工作上进行衍生化，利用之前合成的3-磺酰基-2-磺酰偶氮-1H-吲哚衍生物与高活性的丁炔二酸二乙（甲）酯在当量的碱促进下进行一个[3+2]环加成反应，成功实现功能化的咪唑并[1,2-a]吲哚-2,3-二羧酸酯衍生物的合成