【有机】Naoto Chatani课题组：RhIII催化苯胺衍生物与烯基硅的高区域选择性环化反应
吲哚啉骨架广泛存在于药物、天然产物、农药和功能材料中。鉴于其重要性，到目前为止已发展出了多种吲哚啉骨架的合成方法，包括吲哚和吲哚酮的氢化、过渡金属催化的分子内酰胺化反应、自由基环化反应和其它方法等。然而，这些方法需要高度官能团化的底物以及苛刻的反应条件，并且会产生废弃物。因此，探索利用廉价易得的起始原料，高原子经济性和步骤经济性地合成吲哚类化合物具有重要意义。
在过去的几十年里，过渡金属催化导向的C-H活化/偶联反应广泛被应用于杂环化合物、天然产物以及药物的合成中。其中，过渡金属催化苯胺衍生物与炔烃的导向C-H活化/环化来实现吲哚衍生物的合成引起了人们的广泛关注。而利用过渡金属催化实现与烯烃的导向C-H活化/环化来构建吲哚啉骨架却很少有报道。可能是由于中间体A倾向于发生β-H消除过程而得到烯基化的产物（Scheme 1a）。为了克服这个限制，合成化学家们发展出了一系列策略来抑制β-H消除过程的发生，从而实现吲哚啉衍生物的合成。然而，已经报道的例子大部分得到的产物是C2取代的吲哚啉。到目前为止，利用过渡金属催化苯胺衍生物与烯烃的导向C-H活化/环化实现C3取代的吲哚啉还没有报道。最近，日本大阪大学Naoto Chatani课题组报道了首例RhIII催化的苯胺衍生物与烯基硅的导向C-H活化/环化过程，高区域选择性地实现了C3取代的吲哚啉衍生物（Scheme 1b）。相关成果发表在ACS Catal. 2021, 11, 12375−12383上。
（图片来源：ACS Catal.）
作者以苯胺衍生物1a和三乙基烯基硅2a作为模板底物，进行条件优化（Table 1）。经过一系列的条件筛选，得到的最优反应条件为：5 mol% [Cp*RhCl2]2、20 mol%AgSbF6、1 equiv Ag2CO3、1.0 mL DCM，底物在40 ℃条件下反应40 h，以72%的收率得到产物3aa。
（图片来源：ACS Catal.）
随后，作者对反应物1a中的导向基团进行了探索，发现嘧啶作为导向基对此反应的实现至关重要。此外，当使用9作为底物时，反应是不发生的。说明N-H键对反应同样重要。（Scheme 2）。
（图片来源：ACS Catal.）
紧接着，作者又分别对苯胺衍生物1和烯基硅2的底物范围进行了探索（Scheme 3，Scheme 4），大部分底物和官能团均可以兼容此反应过程。
（图片来源：ACS Catal.）
（图片来源：ACS Catal.）
为了进一步了解该反应的反应机理，作者进行了机理研究实验（Scheme 5）。首先，H/D交换实验表明C-H键活化是通过邻位环金属化发生的，且C-H键的断裂过程是可逆的（Scheme 5a）。KIE实验表明C-H键活化过程并不是此反应的决速步骤（Scheme 5b）。分子间竞争实验表明富电子底物有利于反应（Scheme 5c）。在反应中加入自由基捕获剂并没有抑制反应，说明反应中不涉及自由基中间体（Scheme 5d）。为了验证反应过程中是否涉及中间产物10的生成，作者合成出10并在最优条件下反应，没有观察到吲哚啉产物的生成。这表明烯基化的产物10并不是此反应的中间产物（Scheme 5e）。
（图片来源：ACS Catal.）
紧接着，作者利用合成出的铑络合物B和C，通过计量实验对反应机理进行进一步探索。这些综合研究结果表明，反应中涉及[Cp*RhCl2]2, AgSbF6, Ag2CO3和1a结合生成阳离子铑物种C，然后其作为过程中的活性中间体参与反应（Scheme 6，Scheme 7）。
（图片来源：ACS Catal.）
（图片来源：ACS Catal.）
（图片来源：ACS Catal.）
总结：
日本大阪大学Naoto Chatani课题组首次报道了RhIII催化的苯胺衍生物与烯基硅的导向C-H活化/环化过程，高区域选择性地实现了C3取代的吲哚啉衍生物。反应具有较好的底物适应性和官能团兼容性。机理研究表明C-H键活化并不是此反应的决速步骤，并且六元环阳离子铑络合物C为反应中的活性催化物种。
论文信息：
Rh(III)-Catalyzed [3 + 2] Annulation of Aniline Derivatives with Vinylsilanes via C−H Activation/Alkene Cyclization: Access to Highly Regioselective Indoline Derivatives
Shrikant M. Khake and Naoto Chatani*