Angew. Chem. ：咔唑位点选择性官能化反应

1997 年报道的Catellani 反应提供了一种独特高效的构建碳碳键的方法。以降冰片烯(NBE)作为瞬态配体时，该反应可通过 C-H 键活化的方式一步实现芳基碘化物的选择性多官能化反应。在过去的二十年里，许多科研者都致力于拓宽反应类型及底物范围。早期，该反应底物主要局限于芳基碘化物，但后来证明芳基溴化物、三氟甲磺酸盐和硼酸盐以及烯基三氟甲磺酸酯和溴化物也能实现该反应。另外，通过（非）导向基团引发的以碳氢键（C−H）活化方式进行的Catellani 反应亦有所报道。就反应机理而言，目前报道的反应都是通过五元环钯中间体而发生，如果反应能经由六元环钯中间体进行，那么远端C−H 键的官能化就有可能实现。基于这个思路，德州理工大学葛海波教授团队利用咔唑作为反应底物，高效地实现了C-1位的选择性官能化。

作者首先对咔唑的烷基化反应进行了研究。在确定反应条件后，作者对咔唑底物以及溴代烷烃的适用范围进行了考察。结果表明，反应对于多种官能团都具有很好的耐受性（图1）。有意思的是，当C-3位有卤素取代时，烷基化反应主要发生在咔唑的C-1位，而当C-3位是苯基取代时，烷基化反应却发生在了C-8位，作者由此推测C−H 键活化步骤不是以芳环亲电取代的方式进行。

图1. 咔唑的烷基化反应底物拓展

在该工作中，作者以酸酐作为酰基化试剂，同时实现了咔唑C-1位的选择性酰基化，这是首例基于二价钯催化的降冰片烯介导的以C−H 键活化方式进行的酰基化反应（图2）。

图2. 咔唑的酰基化反应底物拓展

最后，作者对反应机理进行了初步探索。作者成功地分离并确证五元环副产物1，表明该反应确实经由六元环钯中间体进行。另外，氘代实验和平行动力学实验表明，C-H键活化是该反应的限速步骤（KIE=3.04）。（图3）

图3. 氘代平行动力学实验

葛海波教授团队通过降冰片烯介导的碳氢活化方式，首次实现了钯催化的咔唑C-1位烷基化和酰基化反应。该反应不仅丰富了 Catellani 反应的多样性，也为未来设计远程 C−H键官能化反应打开了大门。考虑到咔唑生物碱广泛存在于生物活性分子和有机材料中，这种新建立的方法有可能在化学和材料科学界找到广泛的合成应用。

论文信息

Site-Selective C–H Functionalization of Carbazoles

Mazen Elsaid, Robbie Ge, Chong Liu, Debabrata Maiti, Haibo Ge

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202303110