碳氮鍵合成研究進展

騰　維，安　斌，朱鴻博，朱一凡，郭冠軍

(蘭州交通大學化學與生物工程學院，甘肅　蘭州　730070)

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碳氮鍵合成研究進展

騰維，安斌，朱鴻博，朱一凡，郭冠軍

(蘭州交通大學化學與生物工程學院，甘肅蘭州730070)

含有C-N鍵的有機化合物廣泛存在于自然界，是一類構成生命基礎的重要化合物。含氮化合物，廣泛存在具有生物活性的天然產物和藥物分子中，并且是很多化工產品的重要原料和組成部分，對我們的生活有著重要的意義。因此，高效、經濟、環保的構建C-N鍵始終是有機化學的一個研究熱點。發展經濟環保的C-N鍵構建反應在有機合成中具有重要的意義，將工業和自然界中廉價易得的含氧化合物直接應用于C-N鍵構建，不僅可以降低生產成本，減少污染，還可以為能源、生態和環境問題的解決提供一個新思路。

碳氮鍵；偶連反應；環加成反應

1　碳氮鍵在有機合成中的應用

碳氮鍵的構建在有機合成方法學這一領域占有重要的地位，通過合成碳氮鍵我們可以制備胺及其胺的衍生物、含氮雜環。很多天然產物都含有碳氮鍵，它們很多具有生物、藥物活性化合物的中間體、具有很高的應用價值，由于該化合物的這一重要性，碳氮鍵的構建反應被高度關注，近年來一直是合成工作者的研究熱點，近年來關于碳氮鍵合成雜環化合物的研究進展，應用幾個實例進行一下說明。

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

2008年，Howard Alper小組[2]用Pa做催化劑，一鍋反應進行碳氮鍵偶連構建吲哚衍生物，他的優點在于節約時間、避免了原料的浪費，芳環上不同的取代基，對反應活性的影響很小，這一發現，在藥物合成方面提供了又一個高效地合成方法。合成路線如下：

苯并咪唑的骨架結構存在于許多天然產物中，尤其在醫藥和功能材料被廣泛應用，2010年，Chunxia Chen小組[3]用銅催化分子內C-N鍵，在水做溶劑的條件下合成苯并咪唑衍生物，這個反應的底物普適性很好，水做溶劑，方便易得，對環境友好,缺點是反應時間過長。合成路線如下：

2　碳氮鍵的構建

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

2013年，Frank Glorius小組[5]在Rh(III)做催化劑的條件下進行對C(SP2)-H鍵的胺化反應，吡啶和甲基異羥肟酸作為有效的取代基，缺電子芳酰基氨基酸具有較高的親電性，反應在溫和的條件下進行，且具有很好的的耐受性，用此方法獲得了寶貴的N-Boc保護基。合成路線如下：

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

2011年，Felix Perez and Ana Minatti[7]小組提出了用有機磷配體與鈀催化三鹵二氨基吡啶與胺進行偶連反應形成碳氮鍵，反應體系中加入六甲基二硅基胺基鋰(LiHMDS)有利于碳氮鍵的成，用一級胺和二級胺反應都可以得到相應的目標產物。合成路線如下：

Taillefer課題組[8]報道了一種新型Fe-Cu配合的催化體系，用來催化完成碳氮鍵的構建。這個體系的最大優勢是：催化劑用量為催化當量，底物普適性較好。合成路線如下：

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

新的研究方向。合成路線如下：

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

總之，碳氮鍵的構建在有機合成方法學這一領域占有重要的地位，通過合成碳氮鍵我們可以制備胺及其胺的衍生物、含氮雜環。很多天然產物都含有碳氮鍵，它們是很多具有生物、藥物活性化合物的中間體、具有很高的應用價值，由于該化合物的這一重要性，碳氮鍵的構建反應被高度關注，近年來一直是合成工作者的研究熱點，近年來報導了很多關于碳氮鍵合成的新方法，但仍然難以掩蓋其反應的弊端及局限性，所以我們仍然要不斷的探索，爭取研究出更高效更環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用和藥物價值使我們不斷探索追求更好，更簡便，更環保的方法。但是找到經濟環保構建碳氮鍵的方法對我們來說仍然是困難的，目前碳氮鍵的構建主要通過鹵代烴或醇的磺酸酯與胺反應來制備，該類方法具有較低的合成效率和原子經濟性，同時環境不友好。所以我們還要不斷地探索研究，爭取研究出一種更環保、更高效、更低廉的反應方法，能夠早日實現工業化，利國利民。

[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，主要從事有機合成研究。

O629.36

A

1001-9677(2016)07-0027-02