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（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

近年來，C(sp³)-H官能團化的研究在有機合成領域經(jīng)歷了驚人的發(fā)展。這些轉(zhuǎn)化的一個關鍵優(yōu)勢在于它們的高原子經(jīng)濟性，這源于省略了預官能化步驟以形成新的C-C或C-X（X ＝ N、O或鹵素）鍵。它們在串聯(lián)過程中的整合對于構(gòu)建復雜分子具有很高的合成價值。盡管涉及氫原子轉(zhuǎn)移或卡賓/氮賓插入串聯(lián)反應的發(fā)展取得了長足的進步，但在內(nèi)部氧化還原過程中通過氫提取的功能化卻發(fā)展相對緩慢。

目前，涉及金催化C(sp³)-H官能團化的串聯(lián)反應備受關注。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中炔烴的活化過程，金參與電子反饋（electron back-donation）以穩(wěn)定陽離子中間體的能力導致其具有雙重反應模式。2005年，Toste課題組報道了一種金催化高炔丙基疊氮化物的反應，通過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，化學家們還將這一概念進一步擴展到串聯(lián)環(huán)化反應中，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，卻少有報道。

前期（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58,7792.和Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 27019.），Hiroaki Ohno課題組報道了一種金催化聯(lián)烯基苯乙炔衍生物（allenynes）1合成acenaphthenes 2的方法，涉及形成乙烯基陽離子金配合物A的過程（Scheme 1B）。近日，日本京都大學Hiroaki Ohno課題組報道了一種金催化疊氮炔衍生物的芐基sp³(C-H)官能團化反應，通過發(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）。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

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

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

緊接著，作者對底物范圍進行了擴展（Table 1）。首先，在JohnPhosAu(MeCN)SbF₆催化體系中，底物3b-3h，均可順利進行C-環(huán)化反應，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，可選擇性進行N-環(huán)化反應，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、弱配位平衡陰離子和碳陽離子誘導的穩(wěn)定性，對于選擇性N-環(huán)化具有一定的影響。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

為了進一步了解芐基C(sp³)-H官能團化反應的機理，作者進行了同位素標記實驗（Scheme 3）。首先，當以3h-d（>99% d）作為底物，在金催化的串聯(lián)環(huán)化反應中，氘標記的完全消失，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)反應序列中的基本步驟之一。其次，當使用D₂O作為氘源，3h進行反應時，可以55%的收率得到5h-d（23%-d），從而表明在反應混合物中存在D₂O、HDO或H₂O時，吲哚3-位的H/D可以置換為D/H。

（圖片來源：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)過程（Scheme 4）。首先，金催化底物中炔基的Schmidt反應，生成α-亞氨基-金卡賓D。隨后，D經(jīng)1,5-氫轉(zhuǎn)移生成相應的碳陽離子中間體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，通過去金化碳-碳鍵的形成，可獲得C-環(huán)化產(chǎn)物4。同時，通過鍵旋轉(zhuǎn)和C-N鍵形成，可獲得N-環(huán)化產(chǎn)物5。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

緊接著，作者對碳環(huán)底物6的底物范圍進行了進一步的擴展（Scheme 5）。當使用茚烷衍生物6a時，聚合是觀察到的唯一反應，未檢測到所需產(chǎn)物7a和8a?？紤]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的反應性。在無添加劑時，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）。通過對反應條件的簡要調(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，四苯基硼酸鹽的分解在這一過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，從而影響吲哚骨架的離子特性。當使用NaBARF時，可以62%的收率得到螺稠五環(huán)化合物8c。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

最后，作者對芳基化與C(sp³)-H官能團化的選擇性進行了研究（Scheme 6）。當以六元環(huán)前體9a為底物，在兩種不同的金催化體系中反應，可以41-72%的收率得到八元環(huán)芳基化產(chǎn)物11a’，從而表明反應更有利于芳基化，可能是由于七元ipso-環(huán)化途徑導致。相比之下，當以亞甲基同源物9b作為底物，在JohnPhosAu(MeCN)SbF₆催化體系中反應，通過遠端芐基的官能團化，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，與通過芐基C(sp³)-H途徑進行C-環(huán)化反應相比，直接芳基化對高張力產(chǎn)物（如九元環(huán)）的影響較小。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）