过渡金属催化CH官能化构建吲哚啉研究进展

张凯欣¹，谭世韬²，杨艳华³，黄家晋¹

（1.东莞理工学院材料科学与工程学院，广东  东莞  523808；

2.广东凯金新能源科技股份有限公司，广东  东莞  523000；

3.东莞市长安中学，广东  东莞  523843）

摘  要：针对传统吲哚啉衍生物合成中原料制备繁琐、反应条件苛刻、成本高昂及区域选择性不佳等局限，综述了过渡金属催化CH键官能化构建吲哚啉衍生物的研究进展。重点阐述了铱、铑、铜、钌等过渡金属催化体系通过导向基辅助CH活化、级联反应及酸度调控环化等策略，在吲哚啉合成、C7位官能化及与炔烃环化反应中的应用。结果显示，铱催化实现多官能团兼容的C2/C4位官能化，铑催化高效构建复杂四环骨架，铜催化以低成本适用于规模化合成，钉催化通过酸度调控实现[5+1]/[5+2]选择性环化；同时，在吲哚啉C7位官能化及与炔烃环化反应中取得显著突破。过渡金属催化策略显著提升了吲哚啉衍生物的合成效率与选择性，为其高效构建提供了新路径。

关键词：过渡金属催化；CH键官能化；吲哚啉衍生物；催化体系；选择性调控

0 引言

稠环芳香烃作为生物活性分子与功能性材料的核心骨架，其合成研究一直是有机化学领域的重要方向。从药物分子中的喹唑啉、苯并二氮杂䓬等含氮稠环结构，到光电材料中的多环芳烃单元，这类化合物的高效构建始终受到化学家们的关注。然而，传统合成策略如Fischer吲哚合成及经典交叉偶联反应(如Suzuki、Kumada、Heck 反应等），普遍面临原料制备繁琐、反应条件苛刻的问题，且贵金属催化剂的高成本与低原子经济性(伴随金属盐副产物生成）进一步限制了其应用范围。近年来，过渡金属催化的CH键官能化反应为解决上述挑战提供了新思路。该策略通过导向基团与铑、钌、钯等金属的配位作用，形成过渡金属环中间体，实现特定CH键的选择性活化，并经质子解、β消除或还原消除等步骤完成官能化。尽管这一方法在杂环合成中展现出显著优势，但含氮官能团与杂环因强配位能力易与金属形成稳定络合物，导致后续官能团转化困难。同时，吲哚等杂环体系中CH键的区域选择性活化（如C2/C3位与C7位的竞争）仍是亟待突破的关键科学问题。本文将围绕过渡金属催化CH键官能化构建吲哚啉衍生物的研究进展，系统分析催化体系设计、选择性调控及工业化应用中的挑战与机遇。

1 过渡金属催化的CH键官能化构建多环稠合骨架研究进展

多环稠合化合物的制备在药物合成研究领域仍存在巨大挑战。由于其含有多种生物活性，尤其是含氮稠环芳香烃的合成，如喹唑啉、苯并二氮杂卓等，更受合成学家们的重视。传统方法要求在苛刻条件下构建杂环分子，而过渡金属催化则提供了有利的替代方法。以氮原子作为导向基的碳氢键活化反应可在温和的反应条件下可获得较好的收率和优秀的官能团耐受性。

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