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六氢化-4H-吲哚-4-酮的可控骨架重排:二羟基-4H-环戊烷并[b]吡啶-4-酮和8-烯基氧杂环庚烷-2,6-二酮的发散性合成

CBG资讯  · 公众号  ·  · 2024-05-28 14:33

正文



导语

环戊烷并[ b ]吡啶酮和氧杂环庚烷-2,6-二酮是两种特殊的杂环骨架,广泛存在于在天然产物、生物活性分子和功能化合物中 (Scheme 1a)。在过去的几年中,虽然已经报道了几种不同构建环戊烷并吡啶酮母核的合成方法,然而这些方法主要集中在环戊烷并[ c ]吡啶酮的构建上,对环戊烷并[ b ]吡啶酮的合成策略研究较少。此外,8-烯基氧杂环庚烷-2,6-二酮的合成方法至今仍未探索。因此,开发有效的环戊烷并[ b ]吡啶酮和8-烯基氧杂环庚烷-2,6-二酮的合成方法是是十分有必要的。近日, 昆明理工大学余富朝教授课题组 在该研究领域取得了新进展,相关成果发表在 Org. Lett. (DOI: 10.1021/acs.orglett.4c00908)。



前沿科研成果


六氢化-4H-吲哚-4-酮的可控骨架重排:二羟基-4H-环戊烷并[b]吡啶-4-酮和8-烯基氧杂环庚烷-2,6-二酮的发散性合成


骨架重排是构建和重构复杂骨架的关键转化。通常,吲哚骨架的重排已被认为是构建新骨架的有效策略,其主要集中在稠合吲哚骨架的环外重排和环内重排。对于吲哚骨架的环外重排,在过去的几十年中,人们进行了广泛的研究,如通过氧化重排或Plancher重排,可以灵活地将稠合吲哚骨架和螺环吲哚酮骨架相互转化 (Scheme 1b)。对于稠合吲哚骨架的环内重排,报道的文献较少,并且这些方法大多集中在吲哚骨架的吡咯环重排(Scheme 1c)。Chen课题组报道了两种吲哚的氧化偶联重排,分别合成了喹啉和2,3-二氢喹诺酮骨架。Hua和Unsworth则实现了过渡金属催化的[1,5]- σ 迁移重排转化,构建了喹啉衍生物。在2023年,You课题组报道了通过phenonium-like重排实现吲哚的不对称去芳构化,并得到了手性四氢喹啉。虽然上述方法已经报道了稠合吲哚骨架中吡咯环的环内重排,但迄今为止还没有报道过吲哚骨架的可控的发散性环内重排的案例,特别是同时涉及吡咯环以及稠合环重排。


最近,余富朝课题组报道了两种Ru(III)或Rh(III)催化的[3+2]环化反应,高效地合成多取代的4 H -吲哚-4-酮衍生物。基于作者对4 H -吲哚-4-酮的进一步转化以及可控的发散性合成的持续兴趣,本文开发了一种通过碱调控的选择性骨架重排,将六氢化-4 H -吲哚-4-酮可控的构建为环戊烷并[ b ]吡啶-4-酮和8-烯基氧杂环庚烷-2,6-二酮 (Scheme 1d)。该方案实现了吲哚骨架的第一个可控的发散式环内重排,也是吲哚骨架的吡咯环及其稠环上发生的第一例重排反应。此外,8-烯基氧杂环庚烷-2,6-二酮衍生物可以继续通过分子内重排反应,有效地转化为5-(吡咯-2-基)二氢呋喃-2(3 H )-酮。


Scheme 1. Representative Examples of Cyclopenta[ b ]pyridinones and Oxepane-2,6-dione Analogues; Rearrangement Reactions of Indole Skeletons(来源: Org. Lett.


首先,作者以六氢化-4 H -吲哚-4-酮衍生物 1a 作为模型底物,对反应条件进行了条件筛选(Table 1)。筛选结果表明,当使用LiOH(3.0 eq.)作为碱催化剂、THF作为溶剂,在常温下反应4.0 h,以83%的收率得到环戊烷并[b]吡啶-4-酮产物 2a ;当使用Et 3 N(1.0 eq.)作为碱催化剂、TFE作为溶剂,在70℃下反应3.0 h,以86%的收率得到8-烯基氧杂环庚烷-2,6-二酮产物 3a



Table 1. Optimization of the Reaction Conditions(来源: Org. Lett.


在获得了最佳反应条件后,作者对合成环戊烷并[ b ]吡啶-4-酮的底物范围进行了考察 (Table 2 ),结果表明无论是吸电子基还是给电子基取代的六氢化-4 H -吲哚-4-酮都有良好的底物耐受性,此外一些杂环取代基也同样适应该反应体系,具体情况如下:


Table 2. Scope of Dihydroxy-4 H -cyclopenta[ b ]pyridin-4-ones 2(来源: Org. Lett.


随后,作者对合成8-烯基氧杂环庚烷-2,6-二酮的底物范围的底物普适性进行了考察 (Table 3),结果表明六氢化-4 H -吲哚-4-酮衍生物耐受性良好,具体情况如下:


Table 3. Scope of 8-Alkenyl Oxepane-2,6-diones 3(来源: Org. Lett.








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