基于双环化反应的氮杂环骨架构建方法研究进展

范 威

（滁州城市职业学院 科研处，安徽 滁州 239000）

0 引言

氮杂环骨架存在于 Clomipramine［1］、CID755673［2］、CCT245737［3］等活性分子中，如图 1 所示 .该类衍生物可用作缓激肽受体［4］、5-HT6R拮抗剂［5］、三磷酸腺苷酶抑制剂［6］等，受到了化学家的格外青睐.利用双环化反应（单组分、两组分、多组分）可以构建种类繁多的氮杂环骨架，对这类反应进行梳理和归纳，将为氮杂环化合物的创新合成提供思想源泉.

图1 含有氮杂环骨架的活性分子

1 单组分双环化反应

Gupta 等［7］从吡咯螺异恶唑出发，以锌为催化剂，在25 ℃的醋酸中反应2 h，合成了吡咯并吡啶衍生物，实现了螺环骨架向稠环骨架的转变，合成路径如图2所示.

图2 合成五元并六元氮杂环

Zhang 等［8］通过金催化下双（吲哚基）-1，3-二炔的串联环异构化反应，区域选择性地合成了吲哚稠合的七元环，合成路径如图3所示.

图3 合成五元并七元氮杂环

Liu等［9］通过铜（I）催化的分子内不对称双C-芳基化反应，合成了手性螺环双吲哚酮衍生物，合成路径如图4所示.

图4 合成五元螺五元氮杂环

以上基于单组分双环化反应的氮杂环骨架构建方法，合成了吡咯并吡啶、吲哚稠合的七元环、螺环双吲哚酮等氮杂环化合物，具有产率优良、反应时间短和区域选择性高等优点.与此同时，催化剂昂贵、溶剂致癌和原料不易制备等缺点也亟待改进.

2 两组分双环化反应

Liu 等［10］报道了1，6-二烯和联硼酸频那醇酯在钯催化下的环化碳硼化反应，合成了三元并吡咯衍生物，合成路径如图5所示.

图5 合成三元并五元氮杂环

Yao等［11］发展了铜催化下磺酰肼和1，3-烯炔的串联双环化反应，通过构建两个C—N 键和一个C—C键，合成了苯并［f］吲唑衍生物，合成路径如图6所示.

图6 合成五元并六元氮杂环

Yao 等［12］用钯催化两种不同的邻炔基苯胺，通过双环化交叉偶联反应合成了不对称的2，3′-双吲哚，合成路径如图7所示.

图7 合成五元联五元氮杂环

以上合成氮杂环化合物的两组分双环化反应，构建了三元并吡咯、苯并［f］吲唑、2，3′-双吲哚等多样的氮杂环骨架，具有底物范围广、温度适宜和原料廉价易得等优点.但反应时间过长、氮气条件和金属催化等缺点也不容忽视.

3 多组分双环化反应

Moliner 等［13］提出了一种有效的基于多组分的方法，以一锅方式形成四个新的化学键和两个芳环，最终合成了咪唑并［1，5-a］吡嗪衍生物，合成路径如图8所示.

图8 合成五元并六元氮杂环

Wang等［14］报道了Rh（III）催化下串联合成吡啶并［1，2-b］哒嗪衍生物的新方法，拓展了Boc-芳基肼和炔烃的氧化偶联/环化反应，合成路径如图9所示.

图9 合成六元并六元氮杂环

Shi 等［15］通过靛红、茚二酮和N-取代的溴化吡啶鎓的扩环反应，构建了功能化的二苯并［b，d］氮杂卓-6-酮，合成路径如图10所示.

图10 合成六元并七元氮杂环

以上基于多组分双环化反应的氮杂环骨架构建方法，合成了咪唑并［1，5-a］吡嗪、吡啶并［1，2-b］哒嗪、二苯并［b，d］氮杂卓-6-酮等氮杂环化合物，具有无金属催化、易于操作和产物结构新颖等优点.但原料有异味、条件复杂和温度过高等缺点也限制了该类方法的广泛应用.

4 结论

通过双环化反应构建了吡咯并吡啶（单组分双环化）、苯并［f］吲唑（两组分双环化）、咪唑并［1，5-a］吡嗪（多组分双环化）等多样的氮杂环化合物，丰富了杂环化合物的种类，也为继续探究氮杂环骨架的构建指明了方向.