螺環(huán)化合物因其剛性結(jié)構(gòu)和可調(diào)控的立體環(huán)境，成為不對(duì)稱催化領(lǐng)域的重要骨架。其中，C2-對(duì)稱的螺環(huán)骨架（如SPINOL）因其獨(dú)特性能，被廣泛應(yīng)用于多種不對(duì)稱催化反應(yīng)。近年來(lái)，孫建偉課題組通過(guò)結(jié)構(gòu)修飾，將SPINOL中的苯環(huán)替換為萘環(huán)，開(kāi)發(fā)出SPHENOL ；近期，孫建偉課題組和譚斌課題組分別又將SPINOL中的苯環(huán)替換為吲哚環(huán)，開(kāi)發(fā)出螺環(huán)吲哚等新型骨架 。這些富電荷芳環(huán)的引入優(yōu)化了螺環(huán)結(jié)構(gòu)的合成，提高了對(duì)映選擇性控制。然而，傳統(tǒng)合成方法仍存在步驟繁瑣、原料不易得等問(wèn)題，不利于大規(guī)模應(yīng)用。
針對(duì)這一挑戰(zhàn)，香港科技大學(xué)孫建偉課題組取得重要突破。他們創(chuàng)新性地發(fā)展了一種"一鍋?zhàn)越M裝"策略，以廉價(jià)易得的吲哚和丙酮為原料，在手性磷酸和醇添加劑的協(xié)同催化下，高效構(gòu)建了新型手性螺環(huán)雙吲哚骨架。在優(yōu)化條件下，該反應(yīng)能以55%的收率和99%的對(duì)映選擇性獲得目標(biāo)產(chǎn)物，且催化劑可循環(huán)使用。這一簡(jiǎn)潔高效的合成方法與傳統(tǒng)的多步路線形成鮮明對(duì)比。 為了充分驗(yàn)證該骨架的應(yīng)用潛力，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了多種功能化修飾策略。通過(guò)精準(zhǔn)的化學(xué)轉(zhuǎn)化，成功構(gòu)建了包括手性硫脲、雙膦配體和手性胺在內(nèi)的多種潛在手性催化劑。特別值得一提的是，該團(tuán)隊(duì)能夠在吲哚7號(hào)位引入苯環(huán)等芳香基團(tuán)，這一系列轉(zhuǎn)化充分展現(xiàn)了該螺環(huán)雙吲哚骨架在空間構(gòu)型和位阻方面的可調(diào)控性。 這些衍生物展現(xiàn)出優(yōu)異的手性催化性能，能夠分別催化烯丙基取代反應(yīng)、烯丙基胺化、不對(duì)稱氫化以及不對(duì)稱共軛加成反應(yīng)，并且均以優(yōu)異的收率和對(duì)映選擇性獲得了相應(yīng)的產(chǎn)物。這些結(jié)果充分證實(shí)了該螺環(huán)骨架在不對(duì)稱催化中優(yōu)異的應(yīng)用價(jià)值。 該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算闡明了反應(yīng)機(jī)理：手性酸催化吲哚與丙酮發(fā)生Friedel-Crafts反應(yīng)，生成的吲哚醇中間體經(jīng)碳正離子與吲哚反應(yīng)，最終螺環(huán)化得到產(chǎn)物。該過(guò)程涉及多重C-C鍵的形成與斷裂，產(chǎn)物的立體化學(xué)由手性催化劑在關(guān)鍵步驟決定。NMR和DFT研究證實(shí)CPA與醇添加劑B1通過(guò)氫鍵相互作用，增強(qiáng)催化劑酸性并優(yōu)化立體控制，從而提升催化效率。 綜上所述，孫建偉團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用“一鍋法自組裝”策略，利用廉價(jià)吲哚和丙酮為原料，在手性磷酸/醇協(xié)同催化下高效合成了光學(xué)純螺環(huán)雙吲哚化合物。相較于傳統(tǒng)多步合成，該方法顯著提升了合成效率。該骨架已被證實(shí)是優(yōu)異的手性催化劑/配體，為不對(duì)稱催化研究開(kāi)辟了新途徑。值得一提的是，加拿大的Reid教授和德國(guó)的List教授團(tuán)隊(duì)近期也報(bào)道了一例密切相關(guān)且十分卓越的工作 。 論文信息 Rapid Access to an Enantioenriched Spiro Bisindole Directly from Indole and Acetone Jing-Yi Wang, Jie Lin, Dr. Chaoshen Zhang, Prof. Dr. Jianwei Sun Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202507798
