近年来，分子编辑已经成为一种使合成领域的复杂反应多样化的方法。目前，这种方法主要集中在C−H功能化上，虽然很有效，但并没有利用潜在分子骨架的巨大潜力。事实上，就其本质而言，碳-氢键必然是反应的外围位点，以及一套互补的骨架聚焦反应对获得复杂分子支架具有协同效应。

因此，环系统的“单原子”操作（即有针对性的插入或删除）是特别有趣的，原因是其逆合成简单。但这种反应目前较少，包括古老的羰基重排反应，如Bayer−Villiger、Beckmann和Wolff重排。然而，由于这些经典反应的条件和局限性，它们的实际吸引力因情况而异。Ciamician−Dennstedt重排（图1B）是一个明显转变的代表例子；具有很大潜质的逆合成逻辑受限，在很大程度上限制其广泛的应用。该反应主要局限于通过卤仿衍生的碳烯生产3-卤代吡啶，产率和官能团容限较低，部分原因是发生竞争的Reimer - Tiemann甲酰化反应。然而，潜在的转化是确定一种替代方案来获得多取代吡啶和喹啉。

该转化的关键中间体是带有合适离去基团的碳中心(即羰基阳离子等价物)。常用的苯甲卤化物产率较低。α-卤代重氮烷也有类似的报道，但其固有的不稳定性限制了其用途。Suero最近报告了α-碘鎓重氮化合物作为稳定、可分离的碳炔基阳离等价物，尽管相对于母体α-卤化合物稳定性增加，但Suero试剂需要吸电子基团对其稳定的要求。此外，碘（III）的氧化能力限制了其应用于具有还原性的底物，如吡咯和吲哚。近日，芝加哥大学化学系的MarkD. Levin教授课题组发展了利用α-氯二嗪促进碳原子插入吡咯和吲哚的策略。

最常见的二嗪类化合物是三氟甲基衍生物，它们通常被用作生物应用中的光亲和探针。然而，α-氯二嗪（1）比它的三氟甲基类似物更容易通过酰胺前体一步Graham氧化制备（图1C）。用漂白剂简单处理可直接合成多种氯二嗪。事实上，市面上有数百种具有不同取代模式的酰胺前体，可以直接制备。

在经过条件筛选以后，作者对吲哚底物的普适性进行了考察，该反应对于吲哚环上含有富电子的底物反应效果较好。吲哚环2号位有供电子取代基反应较好，对于2号位没有取代基的底物反应性普遍较差。邻间对含有不同取代基的芳基α-氯二嗪均具有很好的反应效果。

吡啶因为含有两个反应位点这导致反应具有不同的选择性，一系列含有不同取代基的吡啶均可以得到目标产物。实验发现对于多取代吡咯底物反应更有利于插入吡咯取代基少的一侧。作者通过DFT计算捕获吡咯的空间和电子效应，以描述反应的选择性。DFT结果表明，在半径为3.75 Å的条件下，吡咯在C3和C4处的埋藏体积差异是最佳模型。该单变量模型不仅能够捕获高选择性的三取代吡咯，而且能够准确预测低选择性的底物，如4o。

对于一些底物，观察到邻位和对位插入产物(5t, 5v, 5w)。这些不能单独用2,3-环丙烷反应机制来解释。通过DFT计算确定亚稳态两性离子3,4-环丙烷7通过逐步进攻和环化的途径。中间体7可能是由它的苯基取代基对其有稳定作用。计算结果还表明开环的能垒比较低。

综上所述，作者利用氯重氮嗪试剂作为芳基羰基阳离子等价物，使吡咯和吲哚的环扩张反应成为一种通用的新反应。机理实验和计算表明，在决定选择性的环丙烷反应步骤中，区域选择性受空间效应控制，而在随后的开环过程中，由于产物形成过渡态中的均吡咯特征，区域选择性效应减弱。稠合吲哚的环扩展得到具有挑战性的喹啉化合物，该方法适用于与医学相关化合物的骨架编辑。

DOI:10.1021/jacs.1c06287