AuCl₃-Catalyzed Tandem Reaction of N-(o-Alkynylphenyl)imines: A Modular Entry to Polycyclic Frameworks Containing an Indole Unit

Abstract

A highly efficient tandem cyclization reaction of N-(o-alkynylphenyl)imines leading to ring-fused indoles was developed by using gold(III) as a catalyst under extremely mild reaction conditions.

Key words

cyclization - gold - indoles - N-(o-alkynylphenyl)imines

References and Notes

• For reviews on indole chemistry, see:
• 1a Sundberg RL. Indoles   Academic Press; London: 1996. 
• 1b Katritzky AR. Pozharskii AF. Handbook of Heterocyclic Chemistry   Pergamon Press; Oxford: 2000.  p.Chap. 4 
• 1c Joule JA. In Science of Synthesis (Houben-Weyl: Methods of Molecular Transformations)   Vol. 10:  Thomas EJ. Thieme; Stuttgart: 2000. 
• 1d For other references, see: Li JJ. Gribble GW. In Palladium in Heterocyclic Chemistry   Pergamon; Oxford: 2000.  p.Chap. 3 
• 1e Gribble GW. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  2000,  1045 
• 1f Gribble GW. In Comprehensive Heterocyclic Chemistry II   Vol. 2:  Katritzky AR. Rees CW. Scriven EFV. Pergamon Press; Oxford: 1996. 
• 2a Sundberg RJ. In Comprehensive Heterocyclic Chemistry   Vol. 4:  Katritzky AR. Rees CW. Pergamon Press; Oxford: 1984. 
• 2b Shriner RL. Ashley WC. Welch E. Org. Synth., Coll. Vol. III   Wiley; New York: 1955.  p.725-727  ; and references therein
• 2c Rogers CU. Corson BB. Org. Synth., Coll. Vol. IV   Wiley; New York: 1963.  p.884 
• 3 Noland WE. Baude FJ. Org. Synth. Collect. Vol. V   Wiley; New York: 1973.  p.567 
• 4 Tyson FT. Org. Synth. Collect. Vol. III   Wiley; New York: 1955.  p.479 
• For review on the palladium-catalyzed indole synthesis, see:
• 5a For selected examples, see: Cacchi S. Fabrizi G. Chem. Rev.  2005,  105:  2873 
• 5b Pal M. Subramanian V. Batchu VR. Dager I. Synlett  2004,  1965 
• 5c Kabalka GW. Wang L. Pagni RM. Tetrahedron  2001,  57:  8017 
• 5d Hong KB. Lee CW. Yum EK. Tetrahedron Lett.  2004,  45:  693 
• 5e Yu MS. Leon LL. McGuire MA. Botha G. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  9347 
• 5f Watanabe M. Yamamoto T. Nishiyama M. Angew. Chem. Int. Ed.  2000,  39:  2501 
• 5g Overman LE. Paone DV. Stearns BA. J. Am. Chem. Soc.  1999,  121:  7702 
• 5h Roesch KR. Larock RC. J. Org. Chem.  2001,  66:  412 
• 5i Yamazaki K. Kondo Y. Chem. Commun.  2002,  210 
• For transition-metal-catalyzed cyclizations in indole synthesis, see the following: Cu(I):
• 6a Ezquerra J. Pedregal C. Lamas C. J. Org. Chem.  1996,  61:  5804 
• 6b Cu(II): Nishikawa T. Ishikawa M. Isobe M. Synlett  1999,  123 
• 6c Saulnier MG. Frennesson DB. Deshpande MS. Vyas DM. Tetrahedron Lett.  1995,  36:  7841 
• 6d Hg(stoichiometric): Hiroya K. Itoh S. Ozawa M. Kanamori Y. Sakamoto T. Tetrahedron Lett.  2002,  43:  1277 
• 6e Larock RC. Harrison LW. J. Am. Chem. Soc.  1984,  106:  4218 
• 7a Hiroya K. Itoh S. Ozawa M. J. Org. Chem.  2004,  69:  1126 
• 7b Hiroya K. Itoh S. Ozawa M. Kanamori Y. Sakamoto T. Tetrahedron Lett.  2002,  43:  1277 
• 8a Kamijo S. Yamamoto Y. J. Am. Chem. Soc.  2002,  124:  11940 
• 8b Takeda A. Kamijo S. Yamamoto Y. J. Am. Chem. Soc.  2000,  122:  5662 
• 8c Kamijo S. Yamamoto Y. Angew. Chem. Int. Ed.  2002,  41:  3230 
• 8d Kamijo S. Yamamoto Y. J. Org. Chem.  2003,  68:  4764 
• For reviews on gold-catalyzed reactions, see:
• 9a Hashmi ASK. Hutchings GJ. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  45:  7896 
• 9b Zhang L. Sun J. Kozmin SA. Adv. Synth. Catal.  2006,  348:  2271 
• 9c Fürstner A. Davies PW. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  3410 
• 9d Jimenez-Nunez E. Echavarren AM. Chem. Commun.  2007,  333 
• 9e Gorin DJ. Toste FD. Nature (London)  2007,  446:  395 
• 9f Hashmi ASK. Chem. Rev.  2007,  107:  3180 
• 9g Marion N. Nolan SP. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  2750 
• 9h Hashmi ASK. Nature (London)  2007,  449:  292 
• 9i Dyker G. Angew. Chem. Int. Ed.  2000,  39:  4237 
• 9j Hoffmann-Röder A. Krause N. Org. Biomol. Chem.  2005,  3:  387 
• 9k Brown RCD. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  850 
• 9l Hashmi ASK. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  6990 
• 9m Ma S. Yu S. Gu Z. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  45:  200 
• 9n Li ZJ. Brouwer C. He C. Chem. Rev.  2008,  108:  3239 
• 9o Patil NT. Yamamoto Y. ARKIVOC  2007,  (v):  6 
• 10a Sun J. Conley MP. Zhang L. Kozmin SA. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  9705 
• 10b Barluenga J. Dieguez A. Fernandez A. Rodriguez F. Fananas FJ. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  45:  2091 
• 10c Buzas A. Gagosz F. Synlett  2006,  2727 
• 10d Hashmi ASK. Salathe R. Frey W. Synlett  2007,  1763 
• 10e Dube P. Toste DF. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  12062 
• 10f Hotha S. Kashyap S. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  9620 
• 10g Gockel B. Krause N. Org. Lett.  2006,  8:  4485 
• 10h Gorin DJ. Davis NR. Toste FD. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  11260 
• 10i Brouwer C. Rahaman R. He C. Synlett  2007,  1785 
• 10j Nakamura I. Sato T. Yamamoto Y. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  45:  4473 
• 10k Nakamura I. Sato T. Terada M. Yamamoto Y. Org. Lett.  2007,  9:  4081 
• 10l Shapiro ND. Toste FD. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  9244 
• 10m Hashmi ASK. Frost TM. Bats JW. J. Am. Chem. Soc.  2000,  122:  11553 
• 10n Hashmi ASK. Schwarz L. Choi J.-H. Frost TM. Angew. Chem. Int. Ed.  2000,  39:  2285 ; Angew. Chem. 2000, 112, 2382
• 11a Zhang L. Kozmin SA. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  6962 
• 11b Leseurre L. Toullec PY. Genet JP. Michelet V. Org. Lett.  2007,  9:  4049 
• 11c Buzas AK. Istrate FM. Gagosz F. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  1141 
• 11d Yang T. Campbell L. Dixon DJ. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  12070 
• 11e Yao T. Zhang X. Larock RC.
  J. Org. Chem.  2005,  70:  7679 
• 11f Zhang J. Schmalz HG. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  45:  6704 
• 11g Lin CC. Teng TM. Odedra A. Liu RS. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  3798 
• 11h Belting V. Krause N. Org. Lett.  2006,  8:  4489 
• 12a Fu WJ. Huang X. Li Y. Synlett  2007,  321 
• 12b Huang X. Fu WJ. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  2359 
• 12c Fu WJ. Huang X. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  562 
• 15a Kamijo S. Sasaki Y. Yamamoto Y. Tetrahedron Lett.  2004,  45:  35 
• 15b Halim R. Scammells PJ. Flynn BL. Org. Lett.  2008,  10:  1967 

13

The crystal data of 2a has been deposited in CCDC with number 710261. X-ray data for compound 2a: C₄₄H₃₄N₂O₂; Mw = 622.73; triclinic; space group: P-1; lattice parameters: a = 10.5127 (12) Å, b = 11.3097 (13) Å, c = 14.1538 (16) Å, α = 85.2950 (10)˚, β = 81.3660 (10)˚, γ = 78.5540 (10)˚, V = 1628.3 (3) Å^³; D _calc = 1.270 g/cm^³; F000 = 656; residuals: R; Rw: 0.0578, 0.1065.

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General Procedure
To a solution of N-(o-alkynylphenyl) imines 1 (0.5 mmol) in dry CH₂Cl₂ (5 mL) was added a solution of AuCl₃ (3 mol%) in MeCN (0.05 M). The mixture was stirred for 30 min at r.t. After evaporation of the solvent, the residue was purified by column chromatography on SiO₂ (PE-EtOAc, 25:1) to afford 2.