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        金屬催化下合成雜環(huán)化合物的分子間雙環(huán)化反應(yīng)研究進(jìn)展

        2021-07-29 06:44:10
        文山學(xué)院學(xué)報(bào) 2021年3期

        范 威

        (滁州城市職業(yè)學(xué)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(xué)家關(guān)注。如圖1所示,Glycosminine[4]、Pinguisone[5]、Berkeleyamide D[6]等活性分子的關(guān)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(yīng)進(jìn)行充分調(diào)研,將為探索新的雜環(huán)骨架構(gòu)建方法奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

        圖1 雜環(huán)活性分子

        1 分子間雙環(huán)化反應(yīng)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(yīng)的缺點(diǎn)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(bào)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(yīng),構(gòu)建了苯并[b]環(huán)丁并[e]氮雜卓骨架。該反應(yīng)催化劑廉價(jià)、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(yīng),合成了苯并咪唑并[1, 2-a]喹啉。該反應(yīng)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(yīng)合成氧雜環(huán)化合物

        2014年,Pan X等[10]報(bào)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(yīng)。該反應(yīng)有極好的化學(xué)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(yīng)的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)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(bào)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(yīng),構(gòu)建了七元并呋喃骨架。該反應(yīng)機(jī)理涉及二烯炔的環(huán)異構(gòu)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(yīng)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(jìn)的串聯(lián)反應(yīng),通過3-氯代色酮和脒之間的化學(xué)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(yīng)需要10 h,有待進(jìn)一步改進(jìn)(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(bào)道了萘醌和炔烴之間的一鍋法反應(yīng),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(yīng)需要在120℃條件下進(jìn)行,如何降低反應(yīng)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(yīng)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(bào)道了鈀催化的無配體雙環(huán)化反應(yīng),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(zhì),反應(yīng)時(shí)間為6 h,有進(jìn)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(jié)論

        通過金屬催化下的分子間雙環(huán)化反應(yīng)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。

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