Aromatyczne związki C-nitrozowe1 i alkinony2 są wszechstronnymi reagentami, które są stale i głęboko stosowane oraz badane jako materiały wyjściowe do przygotowania związków o wysokiej wartości. Nitrozoareny odgrywają coraz większą rolę w syntezie organicznej. Są one używane do wielu różnych celów (np. hetero reakcja Dielsa-Aldera3,4, reakcja nitrozo-aldolowa5,6, reakcja nitrozo-enowa7, synteza azozwiązków 8,9,10). Całkiem niedawno były nawet używane jako materiały wyjściowe do produkcji różnych związków heterocyklicznych11,12,13. W ostatnich dziesięcioleciach sprzężone ynony były badane pod kątem ich roli jako bardzo interesujących i użytecznych rusztowań w osiąganiu wielu cennych pochodnych i produktów heterocyklicznych14,15,16,17,18. C-nitrozoaromaty mogą być otrzymywane w reakcjach utleniania odpowiadających im i dostępnych na rynku anilin przy użyciu różnych środków utleniających, takich jak nadtlenomonosiarczan potasu (KHSO5·0,5KHSO4·0,5K2SO4)19, Na2WO4/H2O220, Mo(VI)-complexes/H2O221,22,23, pochodne selenu24. Alknony można łatwo wytworzyć przez utlenianie odpowiednich alkinoli przy użyciu różnych utleniaczy (CrO325, znanych nawet jako odczynnik Jonesa lub łagodne reagenty jako MnO226 i Dess-Martin periodinane27). Alkinole można uzyskać w wyniku bezpośredniej reakcji bromku etynylomagnezu z dostępnymi w handlu aldehydami aryloaldehydami lub aldehydami heteroarylowymi28.
Indol jest prawdopodobnie najlepiej badanym związkiem heterocyklicznym, a pochodne indolu mają szerokie i różnorodne zastosowania w wielu różnych dziedzinach badawczych. Zarówno chemicy medyczni, jak i materiałoznawcy wytworzyli wiele produktów na bazie indolu, które obejmują różne funkcje i potencjalne działania. Związki indolowe były badane przez wiele grup badawczych i zarówno produkty występujące naturalnie, jak i syntetyczne pochodne zawierające szkielet indolowy wykazują istotne i szczególne właściwości29,30,31,32. Wśród mnóstwa związków indolowych, 3-aroylindole odgrywają istotną rolę wśród cząsteczek wykazujących aktywność biologiczną (Rysunek 1). Różne produkty indolowe należą do różnych klas kandydatów farmaceutycznych, aby stać się potencjalnymi nowymi lekami33. Wiadomo, że syntetyczne i naturalnie występujące 3-aroylindole odgrywają rolę jako przeciwbakteryjne, przeciwmitotyczne, przeciwbólowe, przeciwwirusowe, przeciwzapalne, antynocyceptyczne, przeciwcukrzycowe i przeciwnowotworowe34,35. "Hipoteza 1-hydroksyindolu" została prowokacyjnie przedstawiona przez Somei i współpracowników jako interesujące i stymulujące założenie potwierdzające biologiczną rolę N-hydroksyindoli w biosyntezie i funkcjonalizacji alkaloidów indolowych36,37,38,39. Założenie to zostało ostatnio wzmocnione przez obserwację wielu endogennych N-hydroksy związków heterocyklicznych, które wykazują istotną aktywność biologiczną i interesującą rolę dla wielu celów jako pro-leki40. W ostatnich latach poszukiwania nowych aktywnych składników farmaceutycznych ujawniły, że różne fragmenty N-hydroksyindolu zostały wykryte i odkryte w produktach naturalnych i związkach bioaktywnych (Ryc. 2): Stephacidin B41 i Coproverdine42 są znane jako alkaloidy przeciwnowotworowe, Tiazomycins43 (A i D), Notoamid G44 i Nocathacins45,46,47 (I, III i IV) to głęboko przebadane antybiotyki, Opacaline B48 to naturalny alkaloid z puchacza Pseudodistoma opacum, a Birnbaumin A i B to dwa pigmenty z Leucocoprinus birnbaumii49. Opracowano nowe i wydajne inhibitory LDH-A (dehydrogenaza mleczanowana-A) na bazie N-hydroksyindolu i ich zdolność do zmniejszania konwersji glukozy do mleczanu wewnątrz komórki50,51,52,53,54,55,56. Inni badacze powtarzali, że związki indolowe, które nie wykazywały aktywności biologicznej, stały się użytecznymi pro-lekami po wprowadzeniu grupy N-hydroksylowej57.
Motywem dyskusji była stabilność N-hydroksyindoli i niektóre z tych związków łatwo dały reakcję dehydrodimeryzacji, która doprowadziła do powstania klasy nowych związków, przemianowanych następnie na kabutany58,59,60,61, poprzez utworzenie nowego wiązania C-C i dwóch nowych wiązań C-O. Ze względu na znaczenie stabilnych N-hydroksyindoli badanie różnych podejść syntetycznych w celu łatwego przygotowania takich związków staje się podstawowym tematem. W poprzednich badaniach przeprowadzonych przez niektórych z nas, doniesiono o cyklizacji wewnątrzcząsteczkowej w reakcji typu Cadogana-Sundberga przy użyciu nitrostyrenów i nitrostilbenu jako materiałów wyjściowych62. W ciągu ostatnich dziesięcioleci opracowaliśmy nowatorską cykloaddycję między nitro- i nitrozoarenami z różnymi alkinami w sposób międzycząsteczkowy, dając indole, N-hydroksy- i N-alkoksyindole jako główne produkty (Rysunek 3).
Na początku, używając aromatycznych i alifatycznych alkinów63,64,65,66,67 reakcje przeprowadzano w dużym nadmiarze alkinów (10 lub 12-krotnie), a czasami w warunkach alkilowych, aby uniknąć tworzenia się kabutanów. 3-podstawione produkty indolowe uzyskano regioselektywnie w umiarkowanym do dobrego Plony. Używając alkinów ubogich w elektrony, takich jak pochodne 4-etynyloprymidyny jako uprzywilejowane substraty, mogliśmy przeprowadzić reakcje dla tego jednogarnkowego protokołu syntetycznego przy użyciu stosunku molowego nitrosoarenu do alkina 1/168. Dzięki temu protokołowi przygotowano interesującą klasę inhibitorów kinaz jako meridianiny, alkaloidy morskie wyizolowane z Aplidium meridianum69, pokazując inne podejście do meridianin poprzez procedurę indolizacji (Rysunek 4)68. Meridianiny były do tej pory na ogół produkowane przy użyciu narzędzi syntetycznych, zaczynając od wstępnie uformowanych reagentów indolowych. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, tylko kilka metodologii podało całkowitą syntezę meridianin lub pochodnych meridianiny za pomocą procedury indolizacji68,70.
W nowszym rozwoju dotyczącym wykorzystania alkinów ubogich w elektrony, warto było przetestować zastosowanie końcowych alkinów jako substratów w procedurze indolizacji, co doprowadziło nas do ujawnienia techniki syntezy międzycząsteczkowej, która pozwoliła uzyskać produkty 3-aroilo-N-hydroksyindolowe71,72. Analogicznie do badanego procesu otrzymywania meridianin, przy użyciu końcowych związków arylalkynonu zastosowano stosunek molowy 1/1 Ar-N=O/Ar-(C=O)-C≡CH (Ryc. 5). Pracując z alkinonami jako uprzywilejowanymi materiałami wyjściowymi, przeprowadzono ogólną syntezę indolu z różnymi reagentami, badając szeroki przegląd substratów i zmieniając charakter podstawników zarówno na nitrozoarenach, jak i na aromatycznych ynonach. Grupy wycofujące elektrony na związku C-nitrosaromatycznym doprowadziły nas do zaobserwowania poprawy zarówno czasu reakcji, jak i wydajności produktów. Interesujące podejście syntetyczne, które sprawia, że stabilna biblioteka tych związków jest łatwo dostępna, może być bardzo przydatne, a po wstępnym badaniu zoptymalizowaliśmy nasz protokół syntezy przy użyciu tej stechiometrycznej reakcji między alkinami a 4-nitrozobenzenem, aby uzyskać stabilne 3-aroilo-N-hydroksy-5-nitroindole. Zasadniczo, ten łatwy dostęp do N-hydroksyindoli doprowadził nas do dowodów, ponieważ reakcja cykloaddycji między nitrozoarenem a alkinem jest procesem bardzo ekonomicznym pod względem atomu.