【有机】新型螺环双吲哚的设计、合成以及应用- 大数跨境

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2025-02-20

导读：孙建伟教授课题组报道了一类新型的螺环双吲哚骨架，通过在骨架中引入高亲核性的吲哚，极大简化了螺环骨架的合成路线。研究人员分别采用手性磷酸催化和手性铑配体/路易斯酸串联催化的两种策略，高效构建螺环双吲哚骨

在不对称合成中，手性催化剂和配体通常来源于一些特殊的骨架。其中，最为广泛应用的两类骨架是BINOL和SPINOL。尤其是SPINOL骨架，自从由Birman和周其林课题组开发以来，已被广泛应用于各类催化反应中。基于SPINOL骨架的催化剂展现出卓越的催化活性，吸引了众多化学工作者的关注，许多对SPINOL骨架进行修饰的研究相继报道。这些修饰后的SPINOL骨架在催化活性上或多或少都表现出更优异的性能。相比于BINOL，SPINOL骨架通常能够提供更为优越的催化结果。然而，针对SPINOL骨架的修饰工作仍然存在诸多局限性：1）这些修饰主要局限于在苯酚环或饱和烷基链上引入取代基，或用杂原子取代sp³杂化碳原子；2）大部分修饰工作的合成路线并未简化。

香港科技大学孙建伟教授课题组在前期研究中报道了通过在骨架中引入两个萘酚环，构建了新型的SPHENOL骨架 (J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 12445–12449，点击阅读详细)。该骨架作为催化剂时展现出优异的催化活性，并且引入的萘酚环具有高亲核性，在手性磷酸催化下，会经过邻亚甲基醌中间体，能够很好地控制反应的对映选择性。受该工作启发，作者希望在螺环骨架中引入杂芳环，例如吲哚。作者认为，吲哚具有较强的亲核性，在手性磷酸催化下，能够有效发生螺环化反应，从而简化合成路线，并以优异的对映选择性构建新型的螺环吲哚骨架。此外，螺环中的吲哚结构有望在作为催化剂时成为修饰位点，为开发电子不同的手性催化剂提供新的机会。在这篇论文准备期间，南方科技大学谭斌教授课题组也报道了螺环双吲哚骨架(Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 137, e202422951, 点击阅读详细)。但是，目前为止，尚未有任何有关螺环双吲哚作为催化剂应用的报道。

近日，孙建伟教授课题组报道了一类新型的螺环双吲哚骨架，通过在骨架中引入高亲核性的吲哚，极大简化了螺环骨架的合成路线。研究人员分别采用手性磷酸催化和手性铑配体/路易斯酸串联催化的两种策略，高效构建螺环双吲哚骨架，并在骨架背后引入芳基进行进一步修饰。

在最优条件下，作者对这两个反应进行了放大实验，能够在不改变反应条件的情况下，以克级规模获得两类螺环双吲哚化合物。此外，作者对修饰后的螺环双吲哚化合物进行了系列底物拓展，均能以优异的结果获得对应的产物。

为了验证此类骨架的实用性，作者对其进行了简单的转化，分别合成了手性双膦配体和手性硫脲催化剂，并将它们作为配体参与了钯催化的不对称烯丙基化反应和有机小分子催化的不对称[4+2]环化反应。结果显示，这些催化剂均以优异的收率和对映选择性获得了相应的产物，特别是带有苯基修饰的螺环吲哚骨架衍生的催化剂展现出更好的催化活性。

总之，孙建伟教授团队通过手性磷酸催化和铑手性配体/路易斯酸串联催化，设计并合成了一种新型的手性螺环双吲哚化合物。这类骨架衍生的催化剂在过渡金属催化和有机催化方面均具有良好的性能。本研究为手性螺环双吲哚的设计、合成和应用提供了新的思路，展示了其作为新型手性催化剂的重要潜力。研究成果不仅丰富了手性催化剂的种类，也为未来的催化研究提供了新的方向。

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