近日，山東大學化學與化工學院王瑤教授課題組發現了碘葉立德全新的反應模式，揭示了碘葉立德在活化胺方面具有其他有機試劑無法比擬的獨特性，為有胺類、醚類等多種物質參與的新反應體系的設計和發展開闢了一條蹊徑。文章發表在Angew.上，文章DOI:10.1002/anie.201800389.
自從60多年前，Neiland和他的同事們製備出穩定的碘葉立德後，碘葉立德就作為一類可靠的試劑用於有機合成中。作為重氮化合物的替代試劑，這些葉立德化合物的主要用途是：在熱催化下生成碳水化合物。這些碳烯或卡賓中間體可以參與一系列有用的轉換，如分子間或分子內的環化的轉化， C-H鍵的插入反應 (圖1A)。碘葉立德也可以表現出與其它,如硫葉立德和磷葉立德相似的活性，因為它們已經被應用於作為親核體的轉化中。此外，一些報道還表明，碘葉立德可以被用作為親電試劑。例如，最近的一項引人注目的研究表明，碘化鉀可以作為獨特的反應物。
儘管有這些重要的進步，但這些葉立德的合成潛力，鑑於其獨特的成分，還遠遠沒有被充分利用。例如，超價碘化合物的一個基本用途是它們在單電子轉移(SET)過程中作為反應物的應用。然而，令人驚訝的是，這種反應在碘離子的研究領域仍然是我們所不瞭解的。作者的設想是，胺與碘離子結合，形成一個供體-受體複合物，它可以誘導一個獨特的集合過程，從而導致發現前所未有的轉變。
A: 碘葉立德的主要應用；B：Rh催化的萘胺環化；C:該課題組工作
例如，通過一金屬銠催化插入法，建立了一種由1-萘胺氮-氧化物與重氮化合物組成的一種很好的銠(III)-催化的環狀反應，形成環狀取代四氫吡咯環(圖1 B)。然而，這種環化反應不適用於苯胺氮-氧化物。儘管在吲哚衍生物的合成方面取得了這些重要的成就，但開發替代方法使其成為可能。在沒有額外的超化學計量引發劑/氧化劑的情況下，簡單胺的環化是一個有吸引力但又具有很大挑戰性的目標。
該課題組發現從本質上不同於已知的碘葉立德反應，他們提出了一種看法，碘葉立德可以在作為一個二氫原子受體的同時，在一個簡單的胺中裂解一個活化的C(sp3)-H鍵，使三級胺的直接環化，以碘銨生成二氫吲哚衍生物(圖1C)。
反應條件的優化
一開始，化合物1a和化合物2a被用作模型底物以優化反應條件(結果見上表)。該課題組沒有使用額外的引發劑/氧化劑或催化劑。期望的結果在1,2-二氯乙烷，室溫下反應得到化合物3a，但是僅僅得到31%的產率。底物2-7使用了其他溶劑篩選，但是結果沒有更好。底物8，該課題組使用了Lewis酸來催化反應，但是也沒有得到想要的結果。接下來我們考慮了溫度的因素，提高反應溫度來篩選條件，結果顯示這個反應對溫度很敏感，各個底物9-12反應產率都有所提高。當反應問題提高到70攝氏度以上是，反應明顯變快，底物11只需要2分鐘就反應結束了。基於反應對於無水的要求，底物13-15用了比如4A分子篩，無水硫酸鈉等出水，結果如上表。進一步提高底物的用量，但是產率也沒有明顯的提高。
在得到最優的條件後，該課題組又進行了底物的擴大研究。各種不同的三級胺都在可以以中等產率得到產物，結果如下圖。
為了評估這個反應的實用性，該課題組選用底物2a和21，3a和31分別以中等產率得到產物。這二個反應也是在二分鐘就結束了，因此放大也不會影響到反應速率和產率。
為了瞭解該反應的反應機理，該課題組做了一系列的實驗。在仔細觀察實驗結果的基礎上，該課題組總結了可能的機理，如下圖：
一開始，碘葉立德和叔胺的複合物M1形成並誘導形成一個自由基離子對的過程，由自由基陽離子M2和自由基陰離子M3組成。 然後，一個氫原子轉移過程發生在另一種碘葉立德從M2中轉移氫自由基來給M4和自由基M5。自由基負離子M3與新形成的亞胺離子M4發生反應，生成一種自由基M6，它失去了一分子碘苯，從而形成一種活化的取代丙烯基M7，用於環化。自由基M7在芳香環上的環化會產生中間M8。最後一步是M8和M5之間的分子間氫原子轉移得到最終產品3。
綜上所述，該課題組已經在沒有過渡金屬催化劑的情況下，在不使用額外的引發劑/氧化劑的情況下，對三級胺進行了直接環化。這種轉變在短短几分鐘內就可以完成。此研究揭示了碘葉立德的特殊性質，以補充目前在該研究領域所開發的已知的反應活性，併為探索未知的化學轉化開闢了新的途徑。
原文：化學加網 http://www.huaxuejia.cn/huaxuejia/news/index_1.html
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