騰　維，安　斌，朱鴻博，朱一凡，郭冠軍

(蘭州交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，甘肅　蘭州　730070)

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碳氮鍵合成研究進(jìn)展

騰維，安斌，朱鴻博，朱一凡，郭冠軍

(蘭州交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，甘肅蘭州730070)

含有C-N鍵的有機(jī)化合物廣泛存在于自然界，是一類構(gòu)成生命基礎(chǔ)的重要化合物。含氮化合物，廣泛存在具有生物活性的天然產(chǎn)物和藥物分子中，并且是很多化工產(chǎn)品的重要原料和組成部分，對(duì)我們的生活有著重要的意義。因此，高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的構(gòu)建C-N鍵始終是有機(jī)化學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。發(fā)展經(jīng)濟(jì)環(huán)保的C-N鍵構(gòu)建反應(yīng)在有機(jī)合成中具有重要的意義，將工業(yè)和自然界中廉價(jià)易得的含氧化合物直接應(yīng)用于C-N鍵構(gòu)建，不僅可以降低生產(chǎn)成本，減少污染，還可以為能源、生態(tài)和環(huán)境問(wèn)題的解決提供一個(gè)新思路。

碳氮鍵；偶連反應(yīng)；環(huán)加成反應(yīng)

1　碳氮鍵在有機(jī)合成中的應(yīng)用

碳氮鍵的構(gòu)建在有機(jī)合成方法學(xué)這一領(lǐng)域占有重要的地位，通過(guò)合成碳氮鍵我們可以制備胺及其胺的衍生物、含氮雜環(huán)。很多天然產(chǎn)物都含有碳氮鍵，它們很多具有生物、藥物活性化合物的中間體、具有很高的應(yīng)用價(jià)值，由于該化合物的這一重要性，碳氮鍵的構(gòu)建反應(yīng)被高度關(guān)注，近年來(lái)一直是合成工作者的研究熱點(diǎn)，近年來(lái)關(guān)于碳氮鍵合成雜環(huán)化合物的研究進(jìn)展，應(yīng)用幾個(gè)實(shí)例進(jìn)行一下說(shuō)明。

2013年，黃勇[1]用芳香亞硝基胺與炔烴反應(yīng)，在Rh(III)-做催化劑、 Cu(OAc)2作為氧化劑的條件下，得到了高產(chǎn)率吲哚類衍生物，而且產(chǎn)率不會(huì)受芳環(huán)上取代基的影響。合成路線如下：

2008年，Howard Alper小組[2]用Pa做催化劑，一鍋反應(yīng)進(jìn)行碳氮鍵偶連構(gòu)建吲哚衍生物，他的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約時(shí)間、避免了原料的浪費(fèi)，芳環(huán)上不同的取代基，對(duì)反應(yīng)活性的影響很小，這一發(fā)現(xiàn)，在藥物合成方面提供了又一個(gè)高效地合成方法。合成路線如下：

苯并咪唑的骨架結(jié)構(gòu)存在于許多天然產(chǎn)物中，尤其在醫(yī)藥和功能材料被廣泛應(yīng)用，2010年，Chunxia Chen小組[3]用銅催化分子內(nèi)C-N鍵，在水做溶劑的條件下合成苯并咪唑衍生物，這個(gè)反應(yīng)的底物普適性很好，水做溶劑，方便易得，對(duì)環(huán)境友好,缺點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。合成路線如下：

2　碳氮鍵的構(gòu)建

2007年Stephen L.Buchwald小組[4]用銅做催化劑，在堿性條件下反應(yīng)，形成碳氮鍵，并構(gòu)建了吡咯骨架結(jié)構(gòu)，碳氮鍵的形成是構(gòu)建吡咯雜環(huán)的重要環(huán)節(jié)，用這個(gè)方法我們也可以構(gòu)建帶有不同取代基的吡咯骨架，吡咯雜環(huán)骨架存在于許多天然產(chǎn)物中，具有很高的生物活性。合成路線如下：

2013年，F(xiàn)rank Glorius小組[5]在Rh(III)做催化劑的條件下進(jìn)行對(duì)C(SP2)-H鍵的胺化反應(yīng)，吡啶和甲基異羥肟酸作為有效的取代基，缺電子芳?；被峋哂休^高的親電性，反應(yīng)在溫和的條件下進(jìn)行，且具有很好的的耐受性，用此方法獲得了寶貴的N-Boc保護(hù)基。合成路線如下：

2007年，T Punniyamurthy小組[6]進(jìn)行了納米氧化銅催化碘苯與胺偶聯(lián)形成C-N鍵，得到了良好的收益。該反應(yīng)條件簡(jiǎn)單在空氣中進(jìn)行即可而且高效，該催化劑可循環(huán)利用而不損失活性。合成路線如下：

2011年，F(xiàn)elix Perez and Ana Minatti[7]小組提出了用有機(jī)磷配體與鈀催化三鹵二氨基吡啶與胺進(jìn)行偶連反應(yīng)形成碳氮鍵，反應(yīng)體系中加入六甲基二硅基胺基鋰(LiHMDS)有利于碳氮鍵的成，用一級(jí)胺和二級(jí)胺反應(yīng)都可以得到相應(yīng)的目標(biāo)產(chǎn)物。合成路線如下：

Taillefer課題組[8]報(bào)道了一種新型Fe-Cu配合的催化體系，用來(lái)催化完成碳氮鍵的構(gòu)建。這個(gè)體系的最大優(yōu)勢(shì)是：催化劑用量為催化當(dāng)量，底物普適性較好。合成路線如下：

2007年，Prim,Campagne等[9]第一次報(bào)道了分子間鐵催化烯烴與胺的氮烷基化反應(yīng)的例子。此報(bào)道雖然是首次，催化性能并不好，產(chǎn)率也不是很高，但卻為鐵催化構(gòu)建碳氮鍵提供了

新的研究方向。合成路線如下：

在2008年，Jana課題組[10]反應(yīng)條件非常溫和，并且對(duì)環(huán)境非常友好的三氯化鐵做催化劑，此反應(yīng)產(chǎn)率好，條件溫和，底物的普適性也很好，為碳氮鍵的構(gòu)建提供了新的方法。合成路線如下：

總之，碳氮鍵的構(gòu)建在有機(jī)合成方法學(xué)這一領(lǐng)域占有重要的地位，通過(guò)合成碳氮鍵我們可以制備胺及其胺的衍生物、含氮雜環(huán)。很多天然產(chǎn)物都含有碳氮鍵，它們是很多具有生物、藥物活性化合物的中間體、具有很高的應(yīng)用價(jià)值，由于該化合物的這一重要性，碳氮鍵的構(gòu)建反應(yīng)被高度關(guān)注，近年來(lái)一直是合成工作者的研究熱點(diǎn)，近年來(lái)報(bào)導(dǎo)了很多關(guān)于碳氮鍵合成的新方法，但仍然難以掩蓋其反應(yīng)的弊端及局限性，所以我們?nèi)匀灰粩嗟奶剿?，?zhēng)取研究出更高效更環(huán)保的合成碳氮鍵類衍生物的方法。

3　展　望

碳氮鍵類衍生物的廣泛應(yīng)用和藥物價(jià)值使我們不斷探索追求更好，更簡(jiǎn)便，更環(huán)保的方法。但是找到經(jīng)濟(jì)環(huán)保構(gòu)建碳氮鍵的方法對(duì)我們來(lái)說(shuō)仍然是困難的，目前碳氮鍵的構(gòu)建主要通過(guò)鹵代烴或醇的磺酸酯與胺反應(yīng)來(lái)制備，該類方法具有較低的合成效率和原子經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)環(huán)境不友好。所以我們還要不斷地探索研究，爭(zhēng)取研究出一種更環(huán)保、更高效、更低廉的反應(yīng)方法，能夠早日實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，利國(guó)利民。

[1]Chengming Wang, Yong Huang. Org. Lett., 2013, 15(20):5294-5297.

[2]Tiago O Vieira, Laura A Meaney, Yong-Ling Shi, et al. Org. Lett., 2008,10(21):4899-4901.

[3]Jinsong Peng, Min Ye, Cuijuan Zong, et al. J. Org. Chem., 2011, 76:716-719.

[5]Christoph Grohmann, Honggen Wang, Frank Glorius. Org. Lett., 2013,15(12):3014-3017.

[6]Laxmidhar Rout, Suribabu Jammi, T Punniyamurthy. Org. Lett., 2007，9(17):3397-3399.

[7]Felix Perez,Ana Minatti. Org. Lett., 2011,13(8):1984-1987.

[8]Tamure M, Kochi J K. J. Am. Chem. Soc., 1971,93:1487.

[9]Michaux J, Terrason V, Marque S, et al. Eur. J.Org. Chem., 2006,2601.

[10]Komeyama K, Mieno Y, Yukawa S, et al. Chem. Lett.，2007,36:752.

Research Progress on Synthesis of Carbon Nitrogen Bond

TENGWei,ANBin,ZHUHong-bo,ZHUYi-fan,GUOGuan-jun

(College of Chemical and Biological Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Gansu Lanzhou 730070, China)

Organic compounds containing C-N bond widely exists in the nature, are important compounds that constitute the basis of life. Nitrogenous compounds, widely exists in natural products and drug molecules with biological activity, is an important raw mate. Therefore, the construction of high efficiency, economy and environmental protection of C-N bond is always a hot research topic in organic chemist. The development of economic and environmental protection of C-N bond to build a reaction in organic synthesis has important significance for many chemical products and components, it plays an important role in our life. Oxygen containing compounds in nature and industry will be cheap and easy to get applied directly to the C-N key construction, can not only reduce production costs, reduce pollution, but also provide a new way for the solution of energy, ecology and environmental problems.

carbon nitrogen bond; cyclization reaction; cycloaddition reaction

騰維(1987-)，女，碩士研究生，主要從事有機(jī)合成研究。

O629.36

A

1001-9677(2016)07-0027-02