（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

近年来，C(sp³)-H官能团化的研究在有机合成领域经历了惊人的发展。这些转化的一个关键优势在于它们的高原子经济性，这源于省略了预官能化步骤以形成新的C-C或C-X（X ＝ N、O或卤素）键。它们在串联过程中的整合对于构建复杂分子具有很高的合成价值。尽管涉及氢原子转移或卡宾/氮宾插入串联反应的发展取得了长足的进步，但在内部氧化还原过程中通过氢提取的功能化却发展相对缓慢。

目前，涉及金催化C(sp³)-H官能团化的串联反应备受关注。由于金的高π-酸性具有非凡的选择性，可用于不同亲核加成反应中炔烃的活化过程，金参与电子反馈（electron back-donation）以稳定阳离子中间体的能力导致其具有双重反应模式。2005年，Toste课题组报道了一种金催化高炔丙基叠氮化物的反应，通过1,2-氢转移合成了一系列取代的吡咯衍生物，涉及形成α-亚氨基金卡宾。随后，化学家们还将这一概念进一步扩展到串联环化反应中，合成了一系列多环吲哚衍生物（Scheme 1A）。然而，涉及1,5-迁移到金卡宾中心的反应，却少有报道。

前期（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58,7792.和Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 27019.），Hiroaki Ohno课题组报道了一种金催化联烯基苯乙炔衍生物（allenynes）1合成acenaphthenes 2的方法，涉及形成乙烯基阳离子金配合物A的过程（Scheme 1B）。近日，日本京都大学Hiroaki Ohno课题组报道了一种金催化叠氮炔衍生物的苄基sp³(C-H)官能团化反应，通过发散性N-或C-环化合成了一系列吲哚稠合的四环或五环化合物（Scheme 1C）。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

最初，作者选择了tBu₃PAuCl/AgSbF₆作为催化体系，当以3a作为底物时，仅获得微量的目标产物4a。为了提高氢化物供体的反应性，作者引入一个额外的甲基（3b）用于稳定相应的苄基阳离子，可以2%的收率得到所需产物4b（Scheme 2）。

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紧接着，作者对底物范围进行了扩展（Table 1）。首先，在JohnPhosAu(MeCN)SbF₆催化体系中，底物3b-3h，均可顺利进行C-环化反应，合成了一系列吲哚稠合的四环产物，收率为20-81%，C-环化/N-环化为18:82->99:1。其次，在JohnPhosAuCl/NaBARF催化体系中，底物3b、3e、3g和3h-3k，可选择性进行N-环化反应，收率为5-80%，C-环化/N-环化为67:33-1:>99。此外，芳基单元的吸电子基团、弱配位平衡阴离子和碳阳离子诱导的稳定性，对于选择性N-环化具有一定的影响。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

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为了进一步了解苄基C(sp³)-H官能团化反应的机理，作者进行了同位素标记实验（Scheme 3）。首先，当以3h-d（>99% d）作为底物，在金催化的串联环化反应中，氘标记的完全消失，获得6%收率的产物4h和45%收率的产物5h，从而表明D/H置换涉及串联反应序列中的基本步骤之一。其次，当使用D₂O作为氘源，3h进行反应时，可以55%的收率得到5h-d（23%-d），从而表明在反应混合物中存在D₂O、HDO或H₂O时，吲哚3-位的H/D可以置换为D/H。

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基于上述的研究，作者提出了一种合理的催化循环过程（Scheme 4）。首先，金催化底物中炔基的Schmidt反应，生成α-亚氨基-金卡宾D。随后，D经1,5-氢转移生成相应的碳阳离子中间体E，其处于芳构化中间体F和F’之间的平衡状态。紧接着，通过去金化碳-碳键的形成，可获得C-环化产物4。同时，通过键旋转和C-N键形成，可获得N-环化产物5。

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紧接着，作者对碳环底物6的底物范围进行了进一步的扩展（Scheme 5）。当使用茚烷衍生物6a时，聚合是观察到的唯一反应，未检测到所需产物7a和8a。考虑到与7a和8a中五元环稠合的三环茚环的高张力，作者随后考察了四氢萘衍生物6b的反应性。在无添加剂时，可以57%的收率得到吲哚稠合五环产物7b和8b（7b:8b＝37:63）。通过对反应条件的简要调查后发现，使用NaBPh₄可显著提高了N-环化的选择性（7b:8b=12:88），而添加KCTf₃、LiB(C₆F₅)₄、NaBARF、KBPh₄、RbBPh₄和(nBu)₄NBPh₄的效果较差。同时，四苯基硼酸盐的分解在这一过程中可能起到重要的作用，但也可能产生平衡阴离子效应，从而影响吲哚骨架的离子特性。当使用NaBARF时，可以62%的收率得到螺稠五环化合物8c。

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最后，作者对芳基化与C(sp³)-H官能团化的选择性进行了研究（Scheme 6）。当以六元环前体9a为底物，在两种不同的金催化体系中反应，可以41-72%的收率得到八元环芳基化产物11a’，从而表明反应更有利于芳基化，可能是由于七元ipso-环化途径导致。相比之下，当以亚甲基同源物9b作为底物，在JohnPhosAu(MeCN)SbF₆催化体系中反应，通过远端苄基的官能团化，可以48%的收率得到七元环吲哚稠合产物11b，而不是九元环芳基化产物11b’。上述结果表明，与通过苄基C(sp³)-H途径进行C-环化反应相比，直接芳基化对高张力产物（如九元环）的影响较小。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）