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（圖片來(lái)源：Angew. Chem. Int. Ed.）

近年來(lái)，C(sp³)-H官能團(tuán)化的研究在有機(jī)合成領(lǐng)域經(jīng)歷了驚人的發(fā)展。這些轉(zhuǎn)化的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于它們的高原子經(jīng)濟(jì)性，這源于省略了預(yù)官能化步驟以形成新的C-C或C-X（X ＝ N、O或鹵素）鍵。它們?cè)诖?lián)過(guò)程中的整合對(duì)于構(gòu)建復(fù)雜分子具有很高的合成價(jià)值。盡管涉及氫原子轉(zhuǎn)移或卡賓/氮賓插入串聯(lián)反應(yīng)的發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在內(nèi)部氧化還原過(guò)程中通過(guò)氫提取的功能化卻發(fā)展相對(duì)緩慢。

目前，涉及金催化C(sp³)-H官能團(tuán)化的串聯(lián)反應(yīng)備受關(guān)注。由于金的高π-酸性具有非凡的選擇性，可用于不同親核加成反應(yīng)中炔烴的活化過(guò)程，金參與電子反饋（electron back-donation）以穩(wěn)定陽(yáng)離子中間體的能力導(dǎo)致其具有雙重反應(yīng)模式。2005年，Toste課題組報(bào)道了一種金催化高炔丙基疊氮化物的反應(yīng)，通過(guò)1,2-氫轉(zhuǎn)移合成了一系列取代的吡咯衍生物，涉及形成α-亞氨基金卡賓。隨后，化學(xué)家們還將這一概念進(jìn)一步擴(kuò)展到串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)中，合成了一系列多環(huán)吲哚衍生物（Scheme 1A）。然而，涉及1,5-遷移到金卡賓中心的反應(yīng)，卻少有報(bào)道。

前期（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58,7792.和Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 27019.），Hiroaki Ohno課題組報(bào)道了一種金催化聯(lián)烯基苯乙炔衍生物（allenynes）1合成acenaphthenes 2的方法，涉及形成乙烯基陽(yáng)離子金配合物A的過(guò)程（Scheme 1B）。近日，日本京都大學(xué)Hiroaki Ohno課題組報(bào)道了一種金催化疊氮炔衍生物的芐基sp³(C-H)官能團(tuán)化反應(yīng)，通過(guò)發(fā)散性N-或C-環(huán)化合成了一系列吲哚稠合的四環(huán)或五環(huán)化合物（Scheme 1C）。

（圖片來(lái)源：Angew. Chem. Int. Ed.）

最初，作者選擇了tBu₃PAuCl/AgSbF₆作為催化體系，當(dāng)以3a作為底物時(shí)，僅獲得微量的目標(biāo)產(chǎn)物4a。為了提高氫化物供體的反應(yīng)性，作者引入一個(gè)額外的甲基（3b）用于穩(wěn)定相應(yīng)的芐基陽(yáng)離子，可以2%的收率得到所需產(chǎn)物4b（Scheme 2）。

（圖片來(lái)源：Angew. Chem. Int. Ed.）

緊接著，作者對(duì)底物范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Table 1）。首先，在JohnPhosAu(MeCN)SbF₆催化體系中，底物3b-3h，均可順利進(jìn)行C-環(huán)化反應(yīng)，合成了一系列吲哚稠合的四環(huán)產(chǎn)物，收率為20-81%，C-環(huán)化/N-環(huán)化為18:82->99:1。其次，在JohnPhosAuCl/NaBARF催化體系中，底物3b、3e、3g和3h-3k，可選擇性進(jìn)行N-環(huán)化反應(yīng)，收率為5-80%，C-環(huán)化/N-環(huán)化為67:33-1:>99。此外，芳基單元的吸電子基團(tuán)、弱配位平衡陰離子和碳陽(yáng)離子誘導(dǎo)的穩(wěn)定性，對(duì)于選擇性N-環(huán)化具有一定的影響。

（圖片來(lái)源：Angew. Chem. Int. Ed.）

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為了進(jìn)一步了解芐基C(sp³)-H官能團(tuán)化反應(yīng)的機(jī)理，作者進(jìn)行了同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)（Scheme 3）。首先，當(dāng)以3h-d（>99% d）作為底物，在金催化的串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)中，氘標(biāo)記的完全消失，獲得6%收率的產(chǎn)物4h和45%收率的產(chǎn)物5h，從而表明D/H置換涉及串聯(lián)反應(yīng)序列中的基本步驟之一。其次，當(dāng)使用D₂O作為氘源，3h進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，可以55%的收率得到5h-d（23%-d），從而表明在反應(yīng)混合物中存在D₂O、HDO或H₂O時(shí)，吲哚3-位的H/D可以置換為D/H。

（圖片來(lái)源：Angew. Chem. Int. Ed.）

基于上述的研究，作者提出了一種合理的催化循環(huán)過(guò)程（Scheme 4）。首先，金催化底物中炔基的Schmidt反應(yīng)，生成α-亞氨基-金卡賓D。隨后，D經(jīng)1,5-氫轉(zhuǎn)移生成相應(yīng)的碳陽(yáng)離子中間體E，其處于芳構(gòu)化中間體F和F’之間的平衡狀態(tài)。緊接著，通過(guò)去金化碳-碳鍵的形成，可獲得C-環(huán)化產(chǎn)物4。同時(shí)，通過(guò)鍵旋轉(zhuǎn)和C-N鍵形成，可獲得N-環(huán)化產(chǎn)物5。

（圖片來(lái)源：Angew. Chem. Int. Ed.）

緊接著，作者對(duì)碳環(huán)底物6的底物范圍進(jìn)行了進(jìn)一步的擴(kuò)展（Scheme 5）。當(dāng)使用茚烷衍生物6a時(shí)，聚合是觀察到的唯一反應(yīng)，未檢測(cè)到所需產(chǎn)物7a和8a。考慮到與7a和8a中五元環(huán)稠合的三環(huán)茚環(huán)的高張力，作者隨后考察了四氫萘衍生物6b的反應(yīng)性。在無(wú)添加劑時(shí)，可以57%的收率得到吲哚稠合五環(huán)產(chǎn)物7b和8b（7b:8b＝37:63）。通過(guò)對(duì)反應(yīng)條件的簡(jiǎn)要調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，使用NaBPh₄可顯著提高了N-環(huán)化的選擇性（7b:8b=12:88），而添加KCTf₃、LiB(C₆F₅)₄、NaBARF、KBPh₄、RbBPh₄和(nBu)₄NBPh₄的效果較差。同時(shí)，四苯基硼酸鹽的分解在這一過(guò)程中可能起到重要的作用，但也可能產(chǎn)生平衡陰離子效應(yīng)，從而影響吲哚骨架的離子特性。當(dāng)使用NaBARF時(shí)，可以62%的收率得到螺稠五環(huán)化合物8c。

（圖片來(lái)源：Angew. Chem. Int. Ed.）

最后，作者對(duì)芳基化與C(sp³)-H官能團(tuán)化的選擇性進(jìn)行了研究（Scheme 6）。當(dāng)以六元環(huán)前體9a為底物，在兩種不同的金催化體系中反應(yīng)，可以41-72%的收率得到八元環(huán)芳基化產(chǎn)物11a’，從而表明反應(yīng)更有利于芳基化，可能是由于七元ipso-環(huán)化途徑導(dǎo)致。相比之下，當(dāng)以亞甲基同源物9b作為底物，在JohnPhosAu(MeCN)SbF₆催化體系中反應(yīng)，通過(guò)遠(yuǎn)端芐基的官能團(tuán)化，可以48%的收率得到七元環(huán)吲哚稠合產(chǎn)物11b，而不是九元環(huán)芳基化產(chǎn)物11b’。上述結(jié)果表明，與通過(guò)芐基C(sp³)-H途徑進(jìn)行C-環(huán)化反應(yīng)相比，直接芳基化對(duì)高張力產(chǎn)物（如九元環(huán)）的影響較小。

（圖片來(lái)源：Angew. Chem. Int. Ed.）