过渡金属催化1,2,4-三唑衍生物的合成研究进展

刘亚威，王建红，赖贞贞，杨鹏坤，柴　岭，徐　浩，徐元清，安光旭

(1.河南大学 化学化工学院，河南 开封 475004；　2.京东方科技集团股份有限公司，北京 100015)



过渡金属催化1,2,4-三唑衍生物的合成研究进展

刘亚威1，王建红1，赖贞贞1，杨鹏坤1，柴岭1，徐浩1，徐元清1，安光旭2

(1.河南大学 化学化工学院，河南 开封 475004；2.京东方科技集团股份有限公司，北京 100015)

1,2,4-三唑衍生物在医药、农药、功能性材料等多领域应用广泛，该类化合物的合成也成为当前的热点之一，尤其是过渡金属催化1,2,4-三唑的合成具有简单、直接、高效等优点，近年来发展迅速. 本文针对当前报道较多的几种过渡金属催化1,2,4-三唑合成新方法的研究进展进行了简要介绍.

1,2,4-三唑；合成方法；过渡金属；研究进展

三唑化合物是由三个氮原子构成的芳香族杂环结构，此结构存在着多种分子间作用，如氢键、配位、离子偶极、疏水等作用等. 1,2,4-三唑环的独特结构使其具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗癌、抗氧化等多种生物活性和药物活性，在医药、农药、材料科学等领域取得了广泛的关注和应用[1]. 如具有抗真菌的氟康唑、伏立康唑[2]，抗癌作用的来曲唑、阿那曲唑，抗病毒常用药物利巴韦林中都含有1,2,4-三唑骨架[3]，在农业方面，1,2,4-三唑作为农用化学品得到了广泛的应用，如杀菌剂、除草剂、杀虫剂等[4]. 因此，寻找简单、高效的方法合成1,2,4-三唑衍生物吸引了越来越多化学工作者的注意力. 近些年，过渡金属催化合成氮杂环衍生物的发展相当迅速，这些方法具有简单、高普适性、高收率等特点，为目标分子提供了一种高效、实用的合成方法. 下面对过渡金属催化合成1,2,4-三唑类衍生物的合成方法进行分类简要介绍.

1　铜催化合成1,2,4-三唑衍生物

2009年，SAGANAWA课题组报道了从简单的脒和腈出发，铜催化串联氧化合成1,2,4-三唑衍生物的方法(见图1). 该方法以环境友好的空气作为氧化剂，首次实现了从简单底物出发1,2,4-三唑衍生物的催化合成[5].

2012年，FU课题组报道了以脒为底物，铜催化1,2,4-三唑的合成方法，该方法简便、温和且产率高(见图2)[6].

图1　以腈和脒为底物铜催化合成1,2,4-三唑衍生物Fig.1　Copper-catalyzed synthesis of 1,2,4-triazoles from nitriles and amidines

图2　以脒为底物铜催化合成1,2,4-三唑Fig.2　Copper-catalyzed synthesis of 1,2,4-triazoles from amidines

2014年，ZHAO课题组报道了非均相铜锌复合催化体系催化合成1,2,4-三唑衍生物的方法. 该方法以空气作为氧化剂，具有良好的收率，并且该催化剂可以多次循环使用(见图 3)[7].

图3　铜锌体系催化合成1,2,4-三唑Fig.3　Copper-zinc system catalyzed synthesis of 1,2,4-triazoles

2015年，YOUNG-DAE课题组报道了以硫酸铈作为氧化剂，铜辅助多步法合成1,2,4-三唑衍生物的方法(见图4)，并取得了较高的收率(88%)[8].

图4　硝酸铜辅助合成1,2,4-三唑Fig.4　Cu(NO3)2 mediated synthesis of 1,2,4-triazoles

2015年，华南理工大学JIANG课题组报道了在空气氧化条件下氯化铜催化合成1,2,4-三唑的方法(见图5)[9]. 同年，BHISMA课题组报道了溴化铜催化合成双取代苯基的1,2,4-三唑衍生物(见图6)[10].

图5　氯化铜催化合成1,2,4-三唑Fig.5　CuCl2 catalyzed synthesis of 1,2,4-triazoles

图6　溴化铜催化合成双取代苯基的1,2,4-三唑Fig.6　CuBr2 catalyzed synthesis of phenyl substituted 1,2,4-triazoles

2015年，河南大学XU课题组报道了以结构更为简单的腈和羟胺为底物，铜催化一锅合成对称和非对称二取代的1,2,4-三唑衍生物的方法(见图7)[11].

图7　醋酸铜催化一锅法合成不同取代基的1,2,4-三唑Fig.7　Cu(OAc)2 catalyzed one-pot synthesis of1,2,4-triazoles

过渡金属在催化有机合成方面已取得了广泛应用，与其他贵金属催化剂相比，铜催化剂活性较低，但在1,2,4-三唑合成方面，铜催化方法反应收率较高，具有反应条件温和、环境友好等方面的优势. 随着环境保护的力度加大，铜催化合成1,2,4-三唑衍生物仍将成为未来研究的热点之一.

2　其他过渡金属催化合成1,2,4-三唑类衍生物

2.1镱催化

腙作为底物的过渡金属催化分子内环化反应是合成氮杂环化合物的一类重要方法，具有简洁、高收率等优点. 2005年，浙江工业大学的SU课题组报道了以腙和腈为底物，通过镱催化环化反应合成三唑类衍生物的方法(见图8)，并且催化量的镱化合物催化反应后可重复使用且活性没有变化，但该方法底物较为复杂，具有一定的局限性[12].

图8　镱催化合成1,2,4-三唑Fig.8　Ytterbium-catalyzed synthesis of 1,2,4-triazoles

2.2钯催化

以一氧化碳作为羰基碳源的钯催化环化反应是合成杂环化合物的一类重要方法，该方法具有简单、高收率等优点，并且可以利用有害气体一氧化碳作为碳源，具有明显的环境优势. 2009年，STEVEN课题组报道了以一些简单、易得的底物出发，使用钯催化环化反应构建一些结构复杂的化合物的方法(见图9)[13].

图9　钯催化合成1,2,4-三唑Fig.9　Palladium-catalyzed synthesis of 1,2,4-triazoles

2.3银催化

银盐作为催化剂，在氮杂环的合成中也有着广泛的应用. 使用银盐催化环化合成1,2,4-三唑是一类重要的方法，该方法最大的优点在于可以合成具有手性的1,2,4-三唑. 2011年，MATHIEU课题组报道了，使用银盐作为催化剂合成1,2,4-三唑的方法(见图10)[14]. 同年，AL-SOUND课题组报道了在碳酸银的催化下，腙衍生物在乙腈中回流得到1,3,5-三取代的1,2,4-三唑化合物的方法(见图11)[15].

图10　银催化合成1,2,4-三唑Fig.10　Silver-catalyzed synthesis of 1,2,4-triazoles

图11　碳酸银催化合成1,2,4-三唑Fig.11　Ag2CO3 catalyzed synthesis of 1,2,4-triazoles

2.4汞催化

2009年，KISELYOV课题组报道了汞作用下，利用脒腙衍生物的分子内环化合成1,2,4-三唑的方法(见图12). 该方法的收率为78%[16]. 2011年，DU课题组报道了醋酸汞催化下，甲酰肼与硫代酰胺环化，成功合成了具有抑制糖尿病活性的1,2,4-三唑中间体(见图13)，但此方法只有22%的收率[17]，收率太低，难以在实际生产中应用.

图12　汞作用合成1,2,4-三唑Fig.12　Synthesis of 1,2,4-triazoles under the action of mercury

图13　醋酸汞催化合成1,2,4-三唑Fig.13　Hg(OAc)2 catalyzed synthesis of 1,2,4-triazoles

2.5钼催化

2016年，MANGARAO课题组报道了在钼催化下一锅法合成1,2,4-三唑衍生物的方法(见图14)，该方法收率较高，但此催化剂毒性较高，具有一定的局限性[18].

综上所述，银、镱、钯等过渡金属催化剂活性高，反应所需条件温和，收率较高，在已报道的1,2,4-三唑衍生物的催化合成中过渡金属催化占有一定的比例. 但是，这些过渡金属催化合成1,2,4-三唑的方法存在有着底物复杂、金属催化剂毒性相对较高等问题，具有一定的局限性，不利于在实际中的应用.

图14　钼催化合成1,2,4-三唑Fig.14　Molybdenum catalyzed synthesisof 1,2,4-triazoles

3　结论与展望

1,2,4-三唑衍生物在医药、农药等方面的广泛应用使它的合成方法研究成为当前的一个研究热点. 尤其是从简单底物出发1,2,4-三唑衍生物的合成，铜催化剂显示出了非常好的催化效果. 但从产物类型来看，非对称二芳基取代的1,2,4-三唑及与其他杂环稠并的杂化1,2,4-三唑衍生物的合成，还缺乏简单、有效的方法. 因此，这两类1,2,4-三唑衍生物的合成将是今后该类化合物合成方法构建的一个重点研究方向.

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[责任编辑：吴文鹏]

Research progress of transition metal-catalyzed synthesis of 1,2,4-triazole

LIU Yawei1，WANG Jianhong1，LAI Zhenzhen1，YANG Pengkun1，CHAI Ling1， XU Hao1*， XU Yuanqing1, AN Guangxu2

(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering，HenanUniversity，Kaifeng475004，Henan，China;2.BOETechnologyGroupCo.Ltd.Beijing100015,China)

1,2,4-triazole derivatives are widely used in many fields of medicine, pesticide, functional materials, and synthesis of these compounds has become one of the current hot spots. Particularly transition metal-catalyzed synthesis 1,2,4-triazoles of is simple, direct and efficient, and developing quickly in recent years. In this paper, we mainly introduce several transiton metal catalysts which are widely applied in synthesis of 1,2,4-triazoles.

1,2,4-triazole; synthesis; the transition metal；research progress

2016-06-16.

河南大学科研基金项目 (2013YBZR008, zzjj20140007), 河南省教育厅科学技术研究重点项目 (15A150041).

刘亚威(1990-),男, 硕士生, 研究方向为有机合成方法学.*

, E-mail:xuhao@henu.edu.cn.

O626

A

1008-1011(2016)05-0660-05