范威

(滁州城市職業(yè)學(xué)院 科研處，安徽 滁州 239000)

氮雜環(huán)化合物包括吡啶、三唑、吡咯等不同的結(jié)構(gòu)，存在于異亞胺 A、氯苯那吡、吲哚美辛等生物堿中，可作為CB1變構(gòu)激動(dòng)劑、HMG-CoA還原酶抑制劑、HIV-1整合酶抑制劑等，是一類重要的化合物。在不同金屬催化下，雙環(huán)化反應(yīng)構(gòu)建了結(jié)構(gòu)多樣的氮雜環(huán)骨架，豐富了雜環(huán)化合物的種類。本文將對(duì)金屬催化下合成氮雜環(huán)化合物的雙環(huán)化反應(yīng)(單組分雙環(huán)化反應(yīng)、兩組分雙環(huán)化反應(yīng)以及多組分雙環(huán)化反應(yīng))進(jìn)行論述，以期今后對(duì)該類衍生物的綠色高效合成有一定的借鑒、指導(dǎo)作用。

1 單組分雙環(huán)化反應(yīng)

Chen K等[1]報(bào)道了單電子轉(zhuǎn)移(SET)控制下銠(II)催化的擴(kuò)環(huán)反應(yīng)，合成了一系列吲哚稠合的氮雜環(huán)化合物。該反應(yīng)的擴(kuò)環(huán)方向受亞甲基環(huán)烷烴的控制。當(dāng)n=1時(shí)，修飾了吲哚骨架的1,2,3位；當(dāng)n>1時(shí)，修飾了吲哚骨架的2位和3位(式(1))。

Tang H T等[2]用金(I)催化N-炔丙基磺酰基腙，高化學(xué)選擇性地合成了5,6-二氫吡唑并[1,5-c]喹唑啉。該反應(yīng)溫度適宜(室溫)，反應(yīng)時(shí)間短(30 min)，底物范圍廣(20個(gè)產(chǎn)物)，可用于合成潛在的Eg5 / Kinesin紡錘體蛋白抑制劑(式(2))。

Li P H等[3]用一價(jià)銅催化N-吲哚系環(huán)丙烯衍生物，在室溫下通過[3+2]環(huán)加成以及Friedel-Crafts型環(huán)化反應(yīng)合成了環(huán)戊烯并[1,4]二氮雜卓衍生物。該環(huán)加成反應(yīng)的不對(duì)稱變體可以實(shí)現(xiàn)，合成的產(chǎn)物具有中等ee值(見式(3))。

2 兩組分雙環(huán)化反應(yīng)

Li N等[4]開發(fā)了一種未見報(bào)道的金催化的串聯(lián)反應(yīng)，用易制備的2-炔基苯基疊氮化物和炔丙醇合成了結(jié)構(gòu)多樣性的吡咯并吲哚酮。該反應(yīng)生成了兩個(gè)立體中心，其中一個(gè)是具有極佳光學(xué)純度的季碳中心(見式(4))。

Yu J X等[5]發(fā)展了氯化鎳促進(jìn)下的[2+2+1]碳環(huán)化反應(yīng)，通過C─C / N─O鍵斷裂和C─H功能化構(gòu)建了環(huán)戊二烯并[c]喹啉酮骨架。該反應(yīng)需要在氬氣條件下，對(duì)設(shè)備要求高。拓展了26個(gè)底物，最高產(chǎn)率達(dá)到84%(見式(5))。

Gobe V等[6]報(bào)道了金催化的串聯(lián)反應(yīng)，從N-烯丙基色胺和鄰炔基芳基醛出發(fā)，以高非對(duì)映選擇性合成了吲哚并[2,3-a]喹唑烷類化合物。需要注意的是該過程是在脫保護(hù)的吲哚化合物上進(jìn)行的，下一步的多步不對(duì)稱合成還待開展(見式(6))。

Zhang X Y等[7]報(bào)道了一例脫羧串聯(lián)碳環(huán)化反應(yīng)，以環(huán)丙烯酰胺衍生物和羧酸為原料，在可見光照射和環(huán)金屬化銥配合物催化下構(gòu)建了苯并[d]氮雜卓酮骨架(見式(7))。

Artigas A等[8]報(bào)道了銠催化下的分子間雙環(huán)化反應(yīng)。該反應(yīng)通過雙丙二烯的分子內(nèi)環(huán)異構(gòu)化形成環(huán)庚二烯中間體，然后與烯烴通過區(qū)域選擇性[4 + 2]環(huán)加成反應(yīng)合成苯并[d]氮雜卓衍生物(見式(8))。

Liu Y等[9]通過鈀催化的Sonogashira偶聯(lián)，吲哚環(huán)化，區(qū)域選擇性和化學(xué)選擇性N-1?；?,4-Michael加成過程，合成了四氫[1,4]二氮雜庚烷[1,2-a]吲哚和六氫[1,5]重氮苯并[1,2-a]吲哚。該反應(yīng)官能團(tuán)兼容性好，但原料不易制備，整體產(chǎn)率不太理想(見式(9))。

Gong X等[10]報(bào)道了醋酸鈀催化下2-炔基苯胺和2-(2-溴亞芐基)環(huán)丁酮的串聯(lián)反應(yīng)，構(gòu)建了具有良好官能團(tuán)耐受性的苯并[b]萘并[2,3-d]偶氮酮。該反應(yīng)成本低，操作簡(jiǎn)單，但分離產(chǎn)率有待進(jìn)一步提高(見式(10))。

3 多組分雙環(huán)化反應(yīng)

Sun H等[11]描述了使用三價(jià)銠催化的三重C─H / N─H / C─H活化-環(huán)化的三組分多米諾反應(yīng)，合成了多取代的吲哚并[2,1-a]異喹啉。該反應(yīng)需要在無水無氧條件下反應(yīng)，選用的銀鹽昂貴，不易于大規(guī)模應(yīng)用(見式(11))。

Jia F C等[12]從(E)-1-溴-2-(2-硝基乙烯基)苯，醛和疊氮化鈉出發(fā)，通過連續(xù)的[3+2]環(huán)加成、銅催化的SNAr、還原、環(huán)化、氧化過程，合成了[1,2,3]三唑并[1,5-c]喹唑啉。該反應(yīng)一步生成了5個(gè)C─N鍵，選用的催化劑廉價(jià)，但原料疊氮化鈉具有爆炸危險(xiǎn)，需要格外小心(見式(12))。

Li S等[13]從聯(lián)芳烴和炔烴出發(fā)，通過C─H活化和雙導(dǎo)向基策略一步合成了1,1'-二異喹啉衍生物。該反應(yīng)底物范圍廣，最佳產(chǎn)率達(dá)到96%。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)物的PL光譜進(jìn)行了測(cè)試(見式(13))。

4 結(jié)論

在銠、金、鈀、銅等催化下，通過單組分雙環(huán)化反應(yīng)構(gòu)建了吲哚、吡唑并喹唑啉、二氮雜卓等氮雜環(huán)骨架，兩組分雙環(huán)化反應(yīng)構(gòu)建了吡咯嗪、吡咯并吲哚酮、苯并[1,2-a]吲哚等氮雜環(huán)骨架，多組分雙環(huán)化反應(yīng)構(gòu)建了吲哚并[2,1′-a]異喹啉、喹唑啉、1,1'-雙異喹啉等氮雜環(huán)骨架，極大地豐富了氮雜環(huán)化合物庫(kù)。