范 威

化學(xué)與化工

鈀催化雙環(huán)化反應(yīng)在構(gòu)建多環(huán)稠合氮雜環(huán)中的應(yīng)用

范 威

（滁州城市職業(yè)學(xué)院 科研處，安徽 滁州 239000）

綜述了以鈀為催化劑的雙環(huán)化反應(yīng)構(gòu)建多環(huán)稠合氮雜環(huán)骨架，如三環(huán)稠合、四環(huán)稠合和五環(huán)稠合的最新進(jìn)展。

鈀催化；雙環(huán)化；多環(huán)稠合；氮雜環(huán)

氮雜環(huán)是雜環(huán)的一種[1]，而多環(huán)稠合氮雜環(huán)是含有至少三個(gè)環(huán)的氮雜環(huán)化合物[2]，該類衍生物種類豐富、活性多樣、應(yīng)用廣泛。

圖1 含有多環(huán)稠合氮雜環(huán)骨架的活性分子

如圖1所示，Zilpaterol[3]、SYUIQ-5[4]、Cruci- ferane[5]等活性分子分別代表三環(huán)、四環(huán)、五環(huán)稠合氮雜環(huán)。眾多團(tuán)隊(duì)利用雙環(huán)化反應(yīng)合成了該類衍生物[6]。

本文綜述了以鈀為催化劑的雙環(huán)化反應(yīng)在構(gòu)建多環(huán)稠合氮雜環(huán)骨架中的最新進(jìn)展，為合成稠合衍生物的新法研究指明了方向。

1 構(gòu)建三環(huán)稠合氮雜環(huán)

Lemen G S等[7]報(bào)道了鈀催化下構(gòu)建吡呤骨架的兩組分反應(yīng)。該合成路徑以鄰溴取代的烯胺衍生物和芳基氯為原料，甲苯為溶液，在100 ℃合成了14例三環(huán)稠合的吡咯衍生物，見圖2。

圖2 構(gòu)建吡呤骨架

Cao J等[8]構(gòu)建了吡咯并吡啶骨架，見圖3。該反應(yīng)以鄰碘取代的芳胺衍生物和烯炔胺衍生物為原料，合成了三環(huán)稠合的吡啶并吲哚衍生物，豐富了醋酸鈀催化下兩組分參與的雙環(huán)化反應(yīng)。

圖3 構(gòu)建吡咯并吡啶骨架

2 構(gòu)建四環(huán)稠合氮雜環(huán)

圖4 構(gòu)建環(huán)戊二烯并吡咯酮骨架

Bunescu A等[9]發(fā)展了鈀催化下構(gòu)建環(huán)戊二烯并吡咯酮骨架的單組分雙環(huán)化反應(yīng)。該合成策略從鄰溴芳胺酮取代的芳烯出發(fā)，在二甲基乙酰胺中反應(yīng)，合成了四環(huán)稠合的茚并吲哚酮衍生物，見圖4。

Xia X-F等[10]研究了兩組分構(gòu)建吲哚骨架的反應(yīng)。該反應(yīng)的原料為鄰二甲氨基苯炔衍生物和炔烴，催化劑為鈀，氧化劑為氧氣，通過(guò)1個(gè)C-N鍵和2個(gè)C-C鍵的構(gòu)建，合成了多例四環(huán)稠合的萘并吲哚衍生物，見圖5。

圖5 構(gòu)建吲哚骨架

圖6 構(gòu)建環(huán)戊并吡啶骨架

Luo Y等[11]報(bào)道了在1,4-二氧六環(huán)溶液中構(gòu)建環(huán)戊并吡啶骨架的反應(yīng)。該合成路徑從鄰鹵代芳炔和胺出發(fā)，在醋酸鈀催化下，經(jīng)回流反應(yīng)合成了四環(huán)稠合的茚并喹啉衍生物，見圖6。該反應(yīng)的官能團(tuán)兼容性好。

Inuki S等[12]報(bào)道了鈀催化下構(gòu)建喹啉骨架的反應(yīng)。該合成路徑的原料為吲哚取代的聯(lián)烯，溶液為二甲基甲酰胺，經(jīng)過(guò)氧化加成、胺鈀化反應(yīng)、還原消除等過(guò)程，合成了四環(huán)稠合的吲哚并喹啉衍生物，見圖7。

圖7 構(gòu)建喹啉骨架

Watt M S等[13]構(gòu)建了萘啶酮骨架。該反應(yīng)選用酰胺取代的吲哚衍生物為原料，合成了一系列四環(huán)稠合的吲哚并萘啶酮。該合成路徑涉及-協(xié)調(diào)、C-H金屬化、遷移插入等歷程，見圖8。

圖8 構(gòu)建萘啶酮骨架

Gong X等[14]構(gòu)建了苯并八元氮雜環(huán)骨架。該合成路徑從鄰氨基芳炔和鄰溴芳烯環(huán)丁酮出發(fā)，以鈀為催化劑，1,4-二氧六環(huán)為溶劑，通過(guò)回流反應(yīng)合成了四環(huán)稠合的苯并吖辛因并萘衍生物，見圖9。

圖9 構(gòu)建苯并吖辛因骨架

3 構(gòu)建五環(huán)稠合氮雜環(huán)

Gu Z-Y等[15]研究了鈀催化下通過(guò)分子內(nèi)C(sp2)-H活化合成茚并吖啶衍生物的反應(yīng)。該反應(yīng)從鄰溴取代的芳胺烯衍生物出發(fā)，經(jīng)過(guò)Heck反應(yīng)、1,4-鈀遷移、還原消除等過(guò)程，構(gòu)建了五環(huán)稠合的環(huán)戊烯并吡啶骨架，見圖10。

圖10 構(gòu)建環(huán)戊二烯并吡啶骨架

4 結(jié)論

本文綜述了基于鈀催化下的雙環(huán)化反應(yīng)在合成多環(huán)稠合氮雜環(huán)化合物中的應(yīng)用研究。通過(guò)電環(huán)化、胺鈀化反應(yīng)、1,4-鈀遷移等過(guò)程，構(gòu)建吡咯并吡啶、喹啉、環(huán)戊二烯并吡啶等骨架，豐富了三環(huán)稠合、四環(huán)稠合、五環(huán)稠合氮雜環(huán)衍生物。

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Study on the Palladium-Catalyzed Bicyclization Reaction for the Construction of Polycyclic Fused Nitrogen Heterocycles

FAN Wei

(Office of Research Affairs, Chuzhou City Vocation College, Chuzhou 239000, China)

In organic synthesis, metal catalyzed reactions generally use catalysts such as gold, silver, copper, and rhodium. Compared with the previous metals, palladium is highly regarded by synthetic workers because of its low price and high catalytic efficiency. Polycyclic fused nitrogen heterocyclics is a kind of nitrogen heterocyclics, including three or more rings. Zilpaterol, SYUIQ-5, Cruciferane are all nitrogen heterocyclics, which represent tricyclic fusion, tetracyclic fusion and pentacyclic fusion respectively. This article reviews the latest developments in the construction of polycyclic fused nitrogen heterocyclic frameworks using palladium as a catalyst for the bicyclization reaction. From this, a new method for concise and efficient synthesis of fused compounds can be found.

palladium catalysis; bicyclization; polycyclic fused; nitrogen heterocycles

O626

A

1009-9115(2022)03-0020-04

10.3969/j.issn.1009-9115.2022.03.007

安徽省教育廳科研重點(diǎn)項(xiàng)目（KJ2021A1414），安徽省成教學(xué)會(huì)一般項(xiàng)目（azcg133），滁州城市職業(yè)學(xué)院橫向課題（2021hxkt03，2021hxkt04)

2022-02-22

2022-04-17

范威（1988-），男，江蘇徐州人，博士，講師，研究方向?yàn)橛袡C(jī)合成。

（責(zé)任編輯、校對(duì)：琚行松）