基于雙環化反應的氮雜環骨架構建方法研究進展

范 威

（滁州城市職業學院 科研處，安徽 滁州 239000）

0 引言

氮雜環骨架存在于 Clomipramine［1］、CID755673［2］、CCT245737［3］等活性分子中，如圖 1 所示 .該類衍生物可用作緩激肽受體［4］、5-HT6R拮抗劑［5］、三磷酸腺苷酶抑制劑［6］等，受到了化學家的格外青睞.利用雙環化反應（單組分、兩組分、多組分）可以構建種類繁多的氮雜環骨架，對這類反應進行梳理和歸納，將為氮雜環化合物的創新合成提供思想源泉.

圖1 含有氮雜環骨架的活性分子

1 單組分雙環化反應

Gupta 等［7］從吡咯螺異惡唑出發，以鋅為催化劑，在25 ℃的醋酸中反應2 h，合成了吡咯并吡啶衍生物，實現了螺環骨架向稠環骨架的轉變，合成路徑如圖2所示.

圖2 合成五元并六元氮雜環

Zhang 等［8］通過金催化下雙（吲哚基）-1，3-二炔的串聯環異構化反應，區域選擇性地合成了吲哚稠合的七元環，合成路徑如圖3所示.

圖3 合成五元并七元氮雜環

Liu等［9］通過銅（I）催化的分子內不對稱雙C-芳基化反應，合成了手性螺環雙吲哚酮衍生物，合成路徑如圖4所示.

圖4 合成五元螺五元氮雜環

以上基于單組分雙環化反應的氮雜環骨架構建方法，合成了吡咯并吡啶、吲哚稠合的七元環、螺環雙吲哚酮等氮雜環化合物，具有產率優良、反應時間短和區域選擇性高等優點.與此同時，催化劑昂貴、溶劑致癌和原料不易制備等缺點也亟待改進.

2 兩組分雙環化反應

Liu 等［10］報道了1，6-二烯和聯硼酸頻那醇酯在鈀催化下的環化碳硼化反應，合成了三元并吡咯衍生物，合成路徑如圖5所示.

圖5 合成三元并五元氮雜環

Yao等［11］發展了銅催化下磺酰肼和1，3-烯炔的串聯雙環化反應，通過構建兩個C—N 鍵和一個C—C鍵，合成了苯并［f］吲唑衍生物，合成路徑如圖6所示.

圖6 合成五元并六元氮雜環

Yao 等［12］用鈀催化兩種不同的鄰炔基苯胺，通過雙環化交叉偶聯反應合成了不對稱的2，3′-雙吲哚，合成路徑如圖7所示.

圖7 合成五元聯五元氮雜環

以上合成氮雜環化合物的兩組分雙環化反應，構建了三元并吡咯、苯并［f］吲唑、2，3′-雙吲哚等多樣的氮雜環骨架，具有底物范圍廣、溫度適宜和原料廉價易得等優點.但反應時間過長、氮氣條件和金屬催化等缺點也不容忽視.

3 多組分雙環化反應

Moliner 等［13］提出了一種有效的基于多組分的方法，以一鍋方式形成四個新的化學鍵和兩個芳環，最終合成了咪唑并［1，5-a］吡嗪衍生物，合成路徑如圖8所示.

圖8 合成五元并六元氮雜環

Wang等［14］報道了Rh（III）催化下串聯合成吡啶并［1，2-b］噠嗪衍生物的新方法，拓展了Boc-芳基肼和炔烴的氧化偶聯/環化反應，合成路徑如圖9所示.

圖9 合成六元并六元氮雜環

Shi 等［15］通過靛紅、茚二酮和N-取代的溴化吡啶鎓的擴環反應，構建了功能化的二苯并［b，d］氮雜卓-6-酮，合成路徑如圖10所示.

圖10 合成六元并七元氮雜環

以上基于多組分雙環化反應的氮雜環骨架構建方法，合成了咪唑并［1，5-a］吡嗪、吡啶并［1，2-b］噠嗪、二苯并［b，d］氮雜卓-6-酮等氮雜環化合物，具有無金屬催化、易于操作和產物結構新穎等優點.但原料有異味、條件復雜和溫度過高等缺點也限制了該類方法的廣泛應用.

4 結論

通過雙環化反應構建了吡咯并吡啶（單組分雙環化）、苯并［f］吲唑（兩組分雙環化）、咪唑并［1，5-a］吡嗪（多組分雙環化）等多樣的氮雜環化合物，豐富了雜環化合物的種類，也為繼續探究氮雜環骨架的構建指明了方向.