氮杂环卡宾(NHC)催化[3＋2]环加成反应高非对映选择性地构建环戊酮-螺环氧化吲哚化合物

doi:10.6023/cjoc202507009

有机化学 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (3): 1008-1016.DOI: 10.6023/cjoc202507009 上一篇下一篇

研究论文

氮杂环卡宾(NHC)催化[3＋2]环加成反应高非对映选择性地构建环戊酮-螺环氧化吲哚化合物

高源, 刘岩, 李师伍, 唐天胜, 孟钰坤, 赵志飞^*()

石河子大学化学化工学院化工绿色过程省部共建国家重点实验室培育基地化工绿色过程省部共建国家重点实验室培育基地新疆石河子 832000

收稿日期:2025-07-08 修回日期:2025-10-09 发布日期:2025-11-27
通讯作者: 赵志飞
基金资助:
新疆维吾尔自治区“天池英才”青年博士项目和石河子大学(2022ZK003)

N-Heterocyclic Carbene (NHC)-Catalyzed [3＋2] Cycloaddition to Highly Diastereoselective Synthesis of Spirooxindole-Fused Cyclopentanes

Yuan Gao, Yan Liu, Shiwu Li, Tiansheng Tang, Yukun Meng, Zhifei Zhao^*()

State Key Laboratory Incubation Base for Green Processing of Chemical Engineering, School of Chemistry and Chemical Engineering, Shihezi University, Shihezi, Xinjiang 832000

Received:2025-07-08 Revised:2025-10-09 Published:2025-11-27
Contact: Zhifei Zhao
Supported by:
Tianchi Talent Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region and Shihezi University(2022ZK003)

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摘要/Abstract

在氮杂环卡宾(NHC)催化下, α,β-不饱和醛与3-烯基氧化吲哚化合物的[3＋2]环加成反应, 高效生成了含一个螺碳中心的连续三个立体中心的环戊酮-螺环氧化吲哚. 该反应具有良好的底物普适性, 获得了中等到良好的产率(43%~78%)和优异的非对映选择性(>20∶1 dr). 此外, 反应还具有反应条件温和、操作简便的优点, 并且克级反应也能顺利进行. 该工作为高效构建官能团化的环戊酮-螺环氧化吲哚化合物提供了新的合成方法学.

关键词: 氮杂环卡宾, 环加成, 3-烯基氧化吲哚, 环戊酮-螺环氧化吲哚

Under N-heterocyclic carbene (NHC) catalysis, a [3＋2] cycloaddition reaction between α,β-unsaturated aldehydes and 3-alkenyl oxindoles efficiently constructed spirooxindole-fused cyclopentane derivatives with three contiguous stereocenters including one spirocarbon center. This transformation demonstrates broad substrate scope, delivering products with moderate to good yields (43%~78%) and excellent diastereoselectivity (>20∶1 dr). The protocol features mild reaction conditions, operational simplicity, and scalability to gram-level synthesis. This study establishes a novel synthetic methodology for the efficient construction of functionalized spirooxindole-fused cyclopentanes.

Key words: N-heterocyclic carbene, cycloaddition, 3-alkenyl oxindole, spirooxindole-fused cyclopentane

引用此文

高源, 刘岩, 李师伍, 唐天胜, 孟钰坤, 赵志飞. 氮杂环卡宾(NHC)催化[3＋2]环加成反应高非对映选择性地构建环戊酮-螺环氧化吲哚化合物[J]. 有机化学, 2026, 46(3): 1008-1016.

Yuan Gao, Yan Liu, Shiwu Li, Tiansheng Tang, Yukun Meng, Zhifei Zhao. N-Heterocyclic Carbene (NHC)-Catalyzed [3＋2] Cycloaddition to Highly Diastereoselective Synthesis of Spirooxindole-Fused Cyclopentanes[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2026, 46(3): 1008-1016.

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图/表 6

图1. 含有螺吲哚稠合环戊烷的生物活性化合物

Figure 1. Bioactive compounds containing spirooxindole-fused cyclopentanes

图式1. 螺环氧化吲哚衍生物的合成

Scheme 1. Synthesis of spirooxindole derivatives

Entry	Catalyst	Base	Solvent	T/℃	Yield^b/%	dr^c
1	A	K₂CO₃	THF	25	Trace	—
2	B	K₂CO₃	THF	25	58	20∶1
3	C	K₂CO₃	THF	25	Trace	—
4	D	K₂CO₃	THF	25	Trace	—
5	E	K₂CO₃	THF	25	Trace	—
6	B	Na₂CO₃	THF	25	78	20∶1
7	B	Cs₂CO₃	THF	25	62	20∶1
8	B	NaOH	THF	25	60	20∶1
9	B	t-BuOK	THF	25	40	20∶1
10	B	K₃PO₄	THF	25	71	20∶1
11	B	Et₃N	THF	25	Trace	—
12	B	Na₂CO₃	Toluene	25	Trace	—
13	B	Na₂CO₃	CH₃CN	25	Trace	—
14	B	Na₂CO₃	DCM	25	Trace	—
15	B	Na₂CO₃	THF	0	0	Trace
16	B	Na₂CO₃	THF	40	61	20∶1

表1. 反应条件的优化a

Table 1. Optimization of reaction conditions

图式2. 3-烯基氧化吲哚底物的普适性研究

Scheme 2. Evaluation of 3-alkenyl-oxindole scope

图式3. 克级反应

Scheme 3. Gram-scale reaction

图式4. 可能的反应机理

Scheme 4. Possible mechanism

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氮杂环卡宾(NHC)催化[3＋2]环加成反应高非对映选择性地构建环戊酮-螺环氧化吲哚化合物

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