吲哚和咔唑结构片段广泛存在于药物、染料和光学功能材料分子中,很多生物活性分子也含有这两种结构单元。从吡咯和吲哚出发,借助其和四碳合成子之间的[4+2]苯环化π-延伸反应合成吲哚或咔唑衍生物的反应屡见报道。但是目前应用的四碳合成子结构复杂,大多并非市售化学品;反应体系中贵金属催化剂的使用以及苛刻的反应条件等原因极大地限制了[4+2]苯环化反应在合成中的应用。[2+2+2]苯环化可以分为基于相同两种分子的[2+2′+2′]型苯环化反应和基于不同的两种分子的[2+2′+2″]型苯环化反应。本文发展了一种新的[2+2′+2″]型苯环化反应。在三氟甲磺酸钪或氯化锆的催化下,以乙醇为溶剂,α-羟基酮、1,3-二羰基化合物和吡咯或吲哚反应合成吲哚或咔唑衍生物。在较温和的反应条件下,使用商业化的底物,合成了38种吲哚衍生物和9种咔唑衍生物。所制备的吲哚和咔唑衍生物借助其他方法难以合成。α-羟基酮、1,3-二羰基化合物和吡咯(吲哚)的三组分反应途径可能如下:首先吡咯(吲哚)作为1,2-双亲核试剂和钪活化的α-羟基酮发生亲核加成反应生成加合物,该加合物发生脱水反应后产物的烯醇互变异构体和1,3-二羰基化合物发生第二次亲核加成反应,产物发生脱水反应生成产物吲哚(咔唑)衍生物。反应给吡咯和吲哚环体系的π-延伸合成吲哚和咔唑衍生物提供了一种简便的路径。