碳氮键合成研究进展

腾　维，安　斌，朱鸿博，朱一凡，郭冠军

(兰州交通大学化学与生物工程学院，甘肃　兰州　730070)



碳氮键合成研究进展

腾维，安斌，朱鸿博，朱一凡，郭冠军

(兰州交通大学化学与生物工程学院，甘肃兰州730070)

含有C-N键的有机化合物广泛存在于自然界，是一类构成生命基础的重要化合物。含氮化合物，广泛存在具有生物活性的天然产物和药物分子中，并且是很多化工产品的重要原料和组成部分，对我们的生活有着重要的意义。因此，高效、经济、环保的构建C-N键始终是有机化学的一个研究热点。发展经济环保的C-N键构建反应在有机合成中具有重要的意义，将工业和自然界中廉价易得的含氧化合物直接应用于C-N键构建，不仅可以降低生产成本，减少污染，还可以为能源、生态和环境问题的解决提供一个新思路。

碳氮键；偶连反应；环加成反应

1　碳氮键在有机合成中的应用

碳氮键的构建在有机合成方法学这一领域占有重要的地位，通过合成碳氮键我们可以制备胺及其胺的衍生物、含氮杂环。很多天然产物都含有碳氮键，它们很多具有生物、药物活性化合物的中间体、具有很高的应用价值，由于该化合物的这一重要性，碳氮键的构建反应被高度关注，近年来一直是合成工作者的研究热点，近年来关于碳氮键合成杂环化合物的研究进展，应用几个实例进行一下说明。

2013年，黄勇[1]用芳香亚硝基胺与炔烃反应，在Rh(III)-做催化剂、 Cu(OAc)2作为氧化剂的条件下，得到了高产率吲哚类衍生物，而且产率不会受芳环上取代基的影响。合成路线如下：

2008年，Howard Alper小组[2]用Pa做催化剂，一锅反应进行碳氮键偶连构建吲哚衍生物，他的优点在于节约时间、避免了原料的浪费，芳环上不同的取代基，对反应活性的影响很小，这一发现，在药物合成方面提供了又一个高效地合成方法。合成路线如下：

苯并咪唑的骨架结构存在于许多天然产物中，尤其在医药和功能材料被广泛应用，2010年，Chunxia Chen小组[3]用铜催化分子内C-N键，在水做溶剂的条件下合成苯并咪唑衍生物，这个反应的底物普适性很好，水做溶剂，方便易得，对环境友好,缺点是反应时间过长。合成路线如下：

2　碳氮键的构建

2007年Stephen L.Buchwald小组[4]用铜做催化剂，在碱性条件下反应，形成碳氮键，并构建了吡咯骨架结构，碳氮键的形成是构建吡咯杂环的重要环节，用这个方法我们也可以构建带有不同取代基的吡咯骨架，吡咯杂环骨架存在于许多天然产物中，具有很高的生物活性。合成路线如下：

2013年，Frank Glorius小组[5]在Rh(III)做催化剂的条件下进行对C(SP2)-H键的胺化反应，吡啶和甲基异羟肟酸作为有效的取代基，缺电子芳酰基氨基酸具有较高的亲电性，反应在温和的条件下进行，且具有很好的的耐受性，用此方法获得了宝贵的N-Boc保护基。合成路线如下：

2007年，T Punniyamurthy小组[6]进行了纳米氧化铜催化碘苯与胺偶联形成C-N键，得到了良好的收益。该反应条件简单在空气中进行即可而且高效，该催化剂可循环利用而不损失活性。合成路线如下：

2011年，Felix Perez and Ana Minatti[7]小组提出了用有机磷配体与钯催化三卤二氨基吡啶与胺进行偶连反应形成碳氮键，反应体系中加入六甲基二硅基胺基锂(LiHMDS)有利于碳氮键的成，用一级胺和二级胺反应都可以得到相应的目标产物。合成路线如下：

Taillefer课题组[8]报道了一种新型Fe-Cu配合的催化体系，用来催化完成碳氮键的构建。这个体系的最大优势是：催化剂用量为催化当量，底物普适性较好。合成路线如下：

2007年，Prim,Campagne等[9]第一次报道了分子间铁催化烯烃与胺的氮烷基化反应的例子。此报道虽然是首次，催化性能并不好，产率也不是很高，但却为铁催化构建碳氮键提供了

新的研究方向。合成路线如下：

在2008年，Jana课题组[10]反应条件非常温和，并且对环境非常友好的三氯化铁做催化剂，此反应产率好，条件温和，底物的普适性也很好，为碳氮键的构建提供了新的方法。合成路线如下：

总之，碳氮键的构建在有机合成方法学这一领域占有重要的地位，通过合成碳氮键我们可以制备胺及其胺的衍生物、含氮杂环。很多天然产物都含有碳氮键，它们是很多具有生物、药物活性化合物的中间体、具有很高的应用价值，由于该化合物的这一重要性，碳氮键的构建反应被高度关注，近年来一直是合成工作者的研究热点，近年来报导了很多关于碳氮键合成的新方法，但仍然难以掩盖其反应的弊端及局限性，所以我们仍然要不断的探索，争取研究出更高效更环保的合成碳氮键类衍生物的方法。

3　展　望

碳氮键类衍生物的广泛应用和药物价值使我们不断探索追求更好，更简便，更环保的方法。但是找到经济环保构建碳氮键的方法对我们来说仍然是困难的，目前碳氮键的构建主要通过卤代烃或醇的磺酸酯与胺反应来制备，该类方法具有较低的合成效率和原子经济性，同时环境不友好。所以我们还要不断地探索研究，争取研究出一种更环保、更高效、更低廉的反应方法，能够早日实现工业化，利国利民。

[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

腾维(1987-)，女，硕士研究生，主要从事有机合成研究。

O629.36

A

1001-9677(2016)07-0027-02