印度CSIR-国家化学实验室Benudhar Punji等通过广泛的一级、二级烷基氯化物吲哚啉、苯并[h]喹啉的区域选择性C-H键烷基化反应进行研究，该反应中通过廉价的铁催化剂进行。该反应对大量官能团有兼容性，比如C(sp²)-Cl、氟、甲硅烷基、酯基、硫醚基、吡咯基、咔唑基等。该催化反应的中间体是通过五元/六元含金属环状中间体进行。反应机理研究结果显示，反应活性催化剂为Fe(I)，并且催化反应中包括单电子引发的卤原子转移过程。氘同位素标记实验显示反应中C-H键金属化过程可能是决速步骤。总之，通过实验结果和理论计算模拟，作者认为该烷基化反应过程通过Fe(I)/Fe(III)循环过程进行。

本文要点：

（1）

反应优化。通过吲哚啉作为反应物，氯辛烷作为烷基化试剂，5 mol % Fe(OTf)₂/5 mol % Xantphos作为催化剂体系，加入LiHMDS作为碱，在140 ℃的叔丁基苯中反应，实现了对C7位点进行烷基化反应。对铁源进行筛选，结果显示FeCl₂、FeBr₂的活性更低，转化率分别降低为38 %和60 %；对铁的配体进行筛选，结果显示当更换为phen、bpy，反应的转化率分别降低为41 %和59 %；对碱进行筛选，当反应中更换为LiO^tBu、NaHMDS，反应无法发生。

（2）

反应机理研究。在LiHMDS碱的作用中Fe^II上脱除一个OTf配体，并加成一个N(SiMe₃)₂配体，同时Fe^II还原为Fe^I。随后Fe^I催化剂和底物分子配位结合，并将底物分子上的C7位点上的C-H碱活化，并生成Fe^I-C(sp²)。该Fe^I中间体物种和氯辛烷通过单电子反应切断C-Cl键，生成Fe-Cl键、烷基自由基的同时，Fe^I氧化为Fe^II。烷基自由基和Fe^II中间体上的底物反应，加成到底物的C7位点上，得到烷基化产物分子。

参考文献

Rahul A. Jagtap, Pragnya Samal, Chathakudath Prabhakaran Vinod, Sailaja Krishnamurty, and Benudhar Punji*

Iron-Catalyzed C(sp²)-H Alkylation of Indolines and Benzo[h]quinoline with Unactivated Alkyl Chlorides through Chelation-Assistance, ACS Catal. 2020

DOI：10.1021/acscatal.0c02030

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02030