基于双环化反应构建三环稠合氮杂环的研究

范 威

(滁州城市职业学院 科研处，安徽 滁州 239000)

杂环化合物是指含有至少1个杂原子的有机化合物.按照成环的个数，可将杂环化合物分为单杂环[1]和稠合杂环[2]两种.稠合杂环又可分为双环稠合[3]、三环稠合[4]、四环稠合[5]等.吖啶[6]、吡咯并喹啉[7]、吡啶并吲哚[8]等均为三环稠合氮杂环.如图1所示，Oxcarbazepine[9],Flumazenil[10],Anthramycin[11]等活性分子是三环稠合的氮杂环衍生物，具有独特的药理活性.双环化反应常被用来合成多种稠合氮杂环.本文报道了通过双环化反应构建五元并五元和五元并六元氮杂环骨架来合成三环稠合氮杂环衍生物的方法，探讨了反应的机理，为找寻新的三环稠合骨架构建方法奠定了基础.

图1 含有三环稠合氮杂环骨架的活性分子

1 构建五元并五元氮杂环骨架

Luo Y等[12]报道了二(氰基苯)二氯化钯催化下构建环戊烯并吡咯骨架的研究.该反应的原料为邻溴芳炔和炔胺，溶剂为甲苯，温度为80 ℃，通过分子间双环化反应合成了一系列茚并吡咯衍生物(图2).

图2 构建环戊烯并吡咯骨架

Li N等[13]报道了金催化下两组分合成吡咯并吲哚酮衍生物的反应.该反应的起始原料为芳炔叠氮和炔醇，溶剂为二氯乙烷，温度为60 ℃，经过Saucy-Marbet重排过程，构建了吡呤酮骨架(图3).

图3 构建吡呤酮骨架

He Y等[14]报道了在甲苯溶液中构建吡咯酮并咪唑骨架的分子间双环化反应.该反应的原料为2-甲酰基苯甲酸甲酯和乙二胺衍生物，经过24 h的亲核加成内酰胺化反应，在0 ℃条件下合成了咪唑并异吲哚酮衍生物(图4).

图4 构建吡咯酮并咪唑骨架

Huehls C B等[15]报道了在甲苯中构建吡咯酮并吡咯骨架的环化反应.该合成方案从N-芳基酮硝酮和炔酮衍生物出发，通过[5 + 2]反应、水解、N-环化等过程，在60 ℃合成了吡咯酮并吲哚衍生物(图5).

图5 构建吡咯酮并吡咯骨架

Yu L-Z等[16]研究了1,5-烯炔参与构建吡咯并三唑骨架的多组分反应.该合成路径涉及叠氮化、重氮化、分子内点击反应等历程，合成了三环稠合的三唑并异吲哚衍生物，补充了铜催化的双环化反应(图6).

图6 构建吡咯并三唑骨架

2 构建五元并六元氮杂环骨架

Akkachairin B等[17]报道了室温下构建环戊并吡啶骨架的无金属催化反应.该合成路径从二苯基炔酮和叠氮出发，经过17 h的反应，合成了三环稠合的环戊并喹啉衍生物，产率为58%(图7).

图7 构建环戊并吡啶骨架

Liu C-G等[18]研究了碘催化下构建吡咯并吡啶骨架的反应.该合成策略的原料为烯烃取代的芳胺和异腈，温度为55 ℃，反应12 h后合成了吡咯并喹啉衍生物.该合成策略涉及6π电环化、重排等过程(图8).

图8 构建吡咯并吡啶骨架

Deng G-B等[19]报道了氩气条件下构建吡唑并吡啶骨架的[2+2+1]环加成反应.该合成路径选用的溶剂为正丙基乙腈，温度为50 ℃，用时24 h，合成了三芳基取代的吡唑并喹啉衍生物(图9).

图9 构建吡唑并吡啶骨架

Tang H-T等[20]研究了室温下构建嘧啶并吡唑骨架的单组分双环化反应.该反应选用邻氨基取代的芳炔腙为起始原料，金为催化剂，通过30 min的反应合成了三环稠合的苯并嘧啶并吡唑衍生物(图10).

图10 构建嘧啶并吡唑骨架

3 结论

本文论述了基于双环化反应合成三环稠合氮杂环衍生物的研究，构建了环戊烯并吡咯、吡呤酮、吡咯酮并咪唑等五元并五元氮杂环骨架和环戊并吡啶、吡咯并吡啶、吡唑并吡啶等五元并六元氮杂环骨架.合成路线涉及Saucy-Marbet重排、重氮化、[2+2+1]环加成等反应历程，为探寻三环稠合氮杂环的合成新法做了很好的铺垫.