蓝光促进了在室温下，通过醇类物质利用氢转移方法（hydrogen borrowing methodology）进行铁催化的茚类化合物的C3-烷基化反应

《Journal of Catalysis》：Blue light promoted room temperature iron-catalyzed C3-alkylation of indenes by alcohols via borrowing hydrogen methodology

铁催化C3-烷基化吲哚衍生物的一分子醇策略，通过蓝光激活实现室温高效转化（产率30-99%），并揭示催化循环机制。

　　

Subash Nethaji Narayanasamy|Lingfeng Zhao|Christophe Darcel

雷恩大学，法国国家科学研究中心（CNRS）ISCR（雷恩化学科学研究所），UMR 6226，F-35000 雷恩，法国

摘要

本文报道了一种在铁催化剂作用下，利用伯醇作为亲电试剂对茚类衍生物进行C3-烷基化的通用方法。值得注意的是，由于使用了蓝光激活，这一转化可以在室温下对多种取代茚类和醇类化合物进行。（38个实例，产率30–99%）控制实验有助于提出一个催化循环，特别是解释了蓝光的作用。

引言

本文报道了一种在铁催化剂作用下，利用伯醇作为亲电试剂对茚类衍生物进行C3-烷基化的通用方法。值得注意的是，由于使用了蓝光激活，这一转化可以在室温下对多种取代茚类和醇类化合物进行。（38个实例，产率30–99%）控制实验有助于提出一个催化循环，特别是解释了蓝光的作用。

开发用于构建C-C键的催化方法是分子合成中的主要目标之一，而非功能化烃类分子的烷基化始终是一项更具挑战性的任务。在这方面，通过烷基化过程对烃类、茚类和芴类进行选择性功能化是一个重要但困难的目标。这类转化可以使用羰基衍生物或卤化物试剂来实现，但会产生废物[1]。在这些碳环化合物中，基于茚的衍生物因其作为天然产物和生物活性化合物的应用而特别受到关注[2]。值得注意的是，它们在茂金属有机化学和催化领域中也是关键的配体[3]。

传统的茚类烷基化方法主要集中在使用强有机锂碱和溴代烷[4]，或者在[Cp₂ZrCl₂]催化剂存在下，与n-BuMgCl按化学计量比反应[5]（方案1a）来功能化C1位点。

在制备C2-烷基化衍生物的策略中，可以在[C₆H₆)(PCy₃)(CO)RuH][BF₄]催化剂的存在下，利用醇类在75–90°C条件下对茚类进行C–H烷基化[6]（方案1b）。

直到最近，关于茚类C3-烷基化的报道还很少，且通常需要在借氢条件下进行，以醇类作为亲电试剂。在这一研究领域，贵金属过渡金属（如钌或铱基催化剂）首先展示了其效率[7]。然而，在过去几十年中，第一行3d过渡金属（包括铁和锰）取得了显著进展，特别是在从胺类开始进行C-N键合，以及与酮类、酯类、酰胺类[8]、甲基膦氧化物[9]等反应时。尽管如此，这些转化往往需要苛刻的温度条件（高达150°C）。特别是在茚类化合物中，利用醇类进行过渡金属催化的借氢转化的例子非常少。2021年，Srimani首次报道了使用吡啶胺硫化物钳形锰络合物在130°C下进行24–36小时反应，实现了茚类的C-烷基化[10]。2024年，Z. Ke等人使用双[N-杂环卡宾锰基催化剂在80°C下进行了18小时的C3-烷基化[11]；一年后，W. Liu使用PNP-MACHO^Ph-Mn(CO)₂Br催化剂在100°C下进行了14小时的反应[12]。2022年，Tu等人展示了基于螺环[N-]杂环卡宾的Ir(III)钳形络合物作为催化剂，与KOtBu结合使用，可以在100–120°C下进行10–30小时的茚类与醇类的反应[13]（方案1c）。在准备本手稿期间，D. Banarjee等人报告了Fe₂(CO)₉也是一种有效的预催化剂（2.5 mol%），但在140°C下反应24小时后可实现茚类的C3-烷基化[14]。

另一方面，值得强调的是，最近的一些研究报道指出，利用光[15]，尤其是蓝光[16]在铁催化的借氢转化中，可以在室温下实现从甲基酮和醇类出发的C–C键的形成。相比之下，目前还没有关于非功能化茚类与醇类在室温下进行此类转化的报道。

因此，开发更加环保的协议来功能化非功能化烃类并转化醇类仍然具有很高的需求。在这方面，3d过渡金属催化的借氢反应和光辅助催化是一个有吸引力的研究领域。基于我们长期对可见光[17]和蓝光[18]诱导的铁还原以及铁催化的借氢转化[19]的研究兴趣，本文报道了一种在室温下，利用蓝光照射促进的、以醇类作为亲电试剂的茚类衍生物选择性C3-烷基化的方法（方案1d）。

结果与讨论

我们首先通过氢借用的方法对茚类的烷基化进行了优化，研究了1H-indene 1a与苄醇2a（1.5当量）的基准反应（1.5当量的NaOH，toluene中）。使用经典的Kn?lker催化剂[Fe-1]（5 mol%）和10 mol%的Me₃NO作为CO清除剂，在130°C下反应48小时后，1a生成了预期的C3-烷基化产物3-苄基-1H-indene 3a，产率为28%（表1，条目1）。在类似的条件下使用其他催化剂也获得了类似的结果。

CRediT作者贡献声明

Subash Nethaji Narayanasamy：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，验证，方法研究，数据整理，概念构思。Lingfeng Zhao：撰写 – 审稿与编辑，方法研究，数据整理，概念构思。Christophe Darcel：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，可视化，验证，项目监督，方法研究，资金获取，概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢雷恩大学、法国国家科学研究中心（CNRS）以及CNRS FR Increase 3707的支持。本工作还受益于法国国家研究机构在“France 2030”计划下管理的国家资助，项目编号为“ANR-22-PESP-0006”。L.Z.感谢雷恩大学提供的硕士奖学金。作者还要感谢J. Ollivier在原位FTIR分析方面提供的帮助。