陕西科技大学研究生，陕西科技大学研究生院
芳香族化合物的卤化反应是有机合成中最基本的反应之一，卤代芳杂环也作为重要的有机中间体被广泛应用于各种交叉偶联反应中。与简单芳烃的选择性卤化相比，吲哚环由于其固有的C2/C3反应位点，吲哚苯环上远程C-H键的卤化较为困难。对于吲哚C5位的卤化反应，虽然有部分文献报道，但仍缺乏一种温和、通用的方法。光催化的芳烃卤化反应是近年来出现的一种合成卤代芳烃的绿色方法，然而迄今为止，光诱导贫电子芳烃或杂芳烃的卤化反应还未实现，并且所报道的方法均需要光催化剂和特殊光源的引入。因此，开发更加绿色可持续的卤化反应方法至关重要。
近日，陕西科技大学刘珊珊课题组报道了太阳光诱导/Sc(OTf)3催化的吲哚远程C-H键卤化反应。相较于传统的芳烃卤化反应，该反应体系更为简洁，条件更为温和，反应成本低，符合当前绿色环保的发展理念，为芳杂环卤化反应以及太阳光催化反应体系的发展提供了新的思路。
在两种反应条件下，作者均以优异的化学选择性和区域选择性得到了一系列吲哚C5位溴代产物，成功兼容多种强吸电子性的取代基，包括甲酰基、三氟乙酰基、氰乙酰基等。此外，对于吲哚苯环上的取代基以及N原子上的保护基团同样具有很好的官能团耐受性以及位点选择性。
为了证明所建立方法的综合应用，在Sc(OTf)3催化条件下成功实现了吲哚C5位的碘化反应。值得一提的是，在光催化剂[Acr+-Mes][ClO4-]的存在下，底物1t的溴化氧化串联反应得以实现。此外，在光反应条件下，通过Suzuki偶联法引入三苯胺作为电子供体，以一锅两步法合成了潜在的OLED材料。
为了探究反应机理，作者进行了自由基捕获实验、Light on/off实验、光源和温度控制实验。基于实验结果，作者提出了两种条件下可能的反应机理：N-卤代琥珀酰亚胺在Sc(OTf)3和HFIP的氢键作用下被激活，产生一种高活性的阳离子卤素物种，阳离子卤素物种对吲哚底物进行亲电取代反应，最终形成卤代产物并释放一分子的琥珀酰亚胺。在太阳光反应条件下，NBS在太阳光照射下被激发形成高活性的三重态，随后裂解形成自由基对作为自由基链反应的起始，得到的溴自由基亲电加入到芳烃中形成中间体，最后脱氢生成溴代产物。
刘珊珊课题组所报道的以绿色可再生的太阳光诱导吲哚的远程间位溴化反应体系具有条件温和、不依赖任何催化剂和添加剂的优点。此外，作为光诱导策略的补充，Sc(OTf)3催化体系能够高产率和高选择性地形成多用途的C-Br和C-I键，具有十分重要的实际应用和后期功能化潜力。
论文信息：
Sunlight Induced and Alternative Sc(OTf)3 Catalyzed Remote C−H Halogenation of Indoles
Dr. Shanshan Liu, Xianying Zhou, Dr. Lin-Yu Jiao, Chao Li, Dr. Zheng Wang
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202300978
来源：WileyChem
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