介紹

三氟甲磺酸銦（Indium (III) Trifluoromethanesulfonate，簡稱In(OTf)3）是一種低毒性、高活性、環(huán)境友好的 Lewis 酸催化劑，在多組分縮合反應(yīng)中具有廣泛的應(yīng)用。外觀為白色結(jié)晶粉末，易溶于甲醇、二甲基亞砜等極性溶劑，在無溶劑條件下也能保持良好催化活性。與AlCl₃、BF₃?Et₂O等傳統(tǒng) Lewis 酸相比，對水分不敏感、易處理，且毒性更低。其三氟甲磺酸根（OTf^?）作為弱配位陰離子，能有效釋放銦離子（In³⁺）的 Lewis 酸活性位點。In³⁺可與反應(yīng)物中的羰基（C=O）形成配位作用，降低羰基碳的電子云密度，從而促進親核加成、縮合等反應(yīng)的進行。

圖一 三氟甲磺酸銦

催化應(yīng)用

Biginelli 縮合反應(yīng)

三氟甲磺酸銦催化 Biginelli 多組分縮合反應(yīng)高效合成八氫喹唑啉酮/硫酮類化合物。這類化合物具有抗癌、鎮(zhèn)靜等生物活性。

反應(yīng)組分為芳香醛、環(huán)狀 1,3-二酮、脲 / 硫脲。催化劑用量僅需 5 mol%，反應(yīng)溫度 100℃，無溶劑條件下反應(yīng) 20-75 分鐘，無需復(fù)雜后處理。產(chǎn)率高達 75%-90%，無副產(chǎn)物，產(chǎn)物純度高，可直接重結(jié)晶提純。該催化體系對多種芳香醛具有良好耐受性，包括：4 - 甲氧基苯甲醛、2 - 甲氧基苯甲醛、4-氯苯甲醛、3-硝基苯甲醛、2,4-二氯苯甲醛、4-氯-3-硝基苯甲醛等。通過替換脲 / 硫脲，可靈活合成喹唑啉酮（X=O）或喹唑啉硫酮（X=S）。

圖二 三氟甲磺酸銦的催化應(yīng)用

除 Biginelli 縮合外，三氟甲磺酸銦還可催化多種有機轉(zhuǎn)化反應(yīng)：乙烯基芳烴的頭-尾異構(gòu)二聚反應(yīng)；醛類化合物轉(zhuǎn)化為?？s醛的保護反應(yīng)；2,4-二取代喹啉的合成反應(yīng)；芳烴的 Friedel-Crafts 磺酰化反應(yīng)等等。

催化機理

活化階段三氟甲磺酸銦的In³⁺與環(huán)狀1,3-二酮的羰基配位，活化羰基并促進其與芳香醛發(fā)生Knoevenagel縮合，生成α,β-不飽和酮中間體。環(huán)化階段脲/硫脲作為親核試劑，對α,β-不飽和酮進行1,4-加成，隨后發(fā)生分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)。經(jīng)脫水過程生成目標產(chǎn)物八氫喹唑啉酮/硫酮，催化劑釋放后可循環(huán)參與反應(yīng)[1]。

參考文獻

[1]Karami B ,Khodabakhshi S ,Karami S .Indium(III) Trifluoromethanesulfonate: a Reusable Catalyst for the Sol-vent-free Synthesis of some Quinazolinones/thiones[J].Croatica Chemica Acta,2014,87(1):