金屬催化下合成雜環(huán)化合物的分子間雙環(huán)化反應研究進展

范 威

（滁州城市職業(yè)學院 科研處，安徽 滁州 239000）

以氮雜環(huán)[1]、氧雜環(huán)[2]、氮氧雜環(huán)[3]為代表的雜環(huán)化合物，存在于眾多天然產(chǎn)物和生物堿中，備受藥物化學家關注。如圖1所示，Glycosminine[4]、Pinguisone[5]、Berkeleyamide D[6]等活性分子的關鍵母核分別是氮雜環(huán)、氧雜環(huán)和氮氧雜環(huán)。對金屬催化下合成雜環(huán)化合物的分子間雙環(huán)化反應進行充分調研，將為探索新的雜環(huán)骨架構建方法奠定堅實基礎。

圖1 雜環(huán)活性分子

1 分子間雙環(huán)化反應合成氮雜環(huán)化合物

2012年，Arigela R K等[7]描述了一種三氟甲磺酸鐿催化的方案，通過連續(xù)的分子間Michael加成和分子內(nèi)疊氮化物/炔烴的1,3-偶極環(huán)加成，高產(chǎn)率合成了[1, 2, 3]三唑并[1,5-a]吖庚因。該反應的缺點是選用的溶劑不是綠色溶劑（圖2）。

圖2 鐿催化下合成氮雜環(huán)化合物

2019年，He M等[8]報道了銅催化下1，6-烯丙炔與重氮化合物之間的串聯(lián)交叉偶聯(lián)/[2 + 2]環(huán)加成反應，構建了苯并[b]環(huán)丁并[e]氮雜卓骨架。該反應催化劑廉價、溫度適宜、溶劑環(huán)保（圖3）。

圖3 銅催化下合成氮雜環(huán)化合物

2020年，Hu Y等[9]用銠氮雜環(huán)化合物催化亞酰胺和苯并[c]異惡唑衍生物，通過C-H活化和環(huán)化反應，合成了苯并咪唑并[1, 2-a]喹啉。該反應產(chǎn)率優(yōu)良，底物范圍廣（圖4）。

圖4 銠催化下合成氮雜環(huán)化合物

2 分子間雙環(huán)化反應合成氧雜環(huán)化合物

2014年，Pan X等[10]報道了氯化鈀催化下2-鹵代芳基丙二烯與2-炔基苯酚合成萘并[2,3-c]吡喃的反應。該反應有極好的化學選擇性、區(qū)域選擇性和產(chǎn)率（圖5）。

圖5 氯化鈀催化下合成氧雜化合物

2015年，Pan X等[11]用醋酸鈀催化2-（2-溴亞芐基）環(huán)丁酮與2-炔基苯酚，合成了苯并[b]萘并[2,3-d]-環(huán)氧辛英-6-酮。該反應的產(chǎn)物結構新穎，但原料不易制得（圖6）。

圖6 醋酸鈀催化下合成氧雜環(huán)化合物

2020年，Wang Y-J等[12]報道了1,3-二烯-8-炔與重氮甲酸酯在金催化下的分子間[4 + 2 + 1]反應，構建了七元并呋喃骨架。該反應機理涉及二烯炔的環(huán)異構化，環(huán)丙基金卡賓的捕獲以及隨后的二乙烯基環(huán)丙烷（DVCP）Cope重排等過程（圖7）。

圖7 金催化下合成氧雜環(huán)化合物

3 分子間雙環(huán)化反應合成氮氧雜環(huán)化合物

2012年，Chao B等[13]開發(fā)了溴化亞銅促進的串聯(lián)反應，通過3-氯代色酮和脒之間的化學選擇性Michael加成、雜環(huán)化和分子內(nèi)環(huán)化過程，合成了苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶。該反應需要10 h，有待進一步改進（圖8）。

圖8 銅催化下合成氮氧雜環(huán)化合物

2014年，Wang M等[14]報道了萘醌和炔烴之間的一鍋法反應，通過銠催化的C-H活化和Csp3-H鍵的斷裂，得到了苯并[4,5]色烯并[7,6-d]惡唑衍生物。反應需要在120℃條件下進行，如何降低反應溫度值得探討（圖9）。

圖9 銠催化下合成氮氧雜環(huán)化合物

2014年，Sheng J等[15]用銀催化2-炔基苯甲肟和1-（（環(huán)亞丙基甲基）-2-炔基）-芳烴，以良好的收率合成了1-（（1,3-二氫異苯并呋喃-1-基）甲基）異喹啉。該反應的催化劑過于昂貴，不利于大量合成（圖10）。

圖10 銀催化下合成氮氧雜環(huán)化合物

2020年，Yuan S等[16]報道了鈀催化的無配體雙環(huán)化反應，用鄰炔基芳胺和鄰羧基芳醛合成了3-（1'-吲哚基）-鄰苯二甲酸酯。選用的溶劑甲苯屬于致癌物質，反應時間為6 h，有進一步縮短的空間（圖 11）。

圖11 鈀催化下合成氮氧雜環(huán)化合物

4 結論

通過金屬催化下的分子間雙環(huán)化反應合成了苯并環(huán)丁并氮雜卓、三唑并吖庚因、苯并咪唑并喹啉等氮雜環(huán)化合物，苯并萘并環(huán)氧辛英酮、萘并吡喃、七元并呋喃等氧雜環(huán)化合物，苯并呋喃并嘧啶、苯并色烯并惡唑、異喹啉等氮氧雜環(huán)化合物，極大地豐富了雜環(huán)化合物的種類。