构建五元并六元氮杂环骨架的双环化反应研究

范 威

(滁州城市职业学院 科研处，安徽 滁州 239000)

氮杂环化合物[1]种类繁多，包括喹啉[2]、吲哚[3]、吡啶[4]等不同的结构，可用作助染剂、变性剂、反应原料等.如图1所示，Insectitide[5]、Marinoquinoline A[6]、Mirtazapine[7]等活性分子都是氮杂环衍生物，该类衍生物具有众多的药理活性(抗HIV[8]、抗疟疾[9]、抗真菌[10])，可用作mTOR抑制剂、DYRK1A抑制剂、TOP1抑制剂[11]等，用途广泛.通过双环化反应可以构建该骨架.本文叙述了基于双环化反应的合成五元并六元氮杂环的机理研究，为构建结构更加复杂的氮杂环骨架铺平了道路.

图1 含有氮杂环骨架的活性分子

Pi R等[12]研究了两组分构建三环稠合吲哚骨架的反应.该合成方案的原料为苯炔取代的对甲苯磺酰胺和乙炔，催化剂为铑，温度为120 ℃，反应用时22 h，通过C(sp2)-H功能化过程，合成了苯并吲哚衍生物(图2).

图2 构建吲哚骨架

Tang R-S等[13]报道了钯催化下构建吲哚嗪酮骨架的分子内一锅两步双环化反应.该合成策略从邻溴苯酰基取代的吲哚衍生物出发，通过氮杂-Wacker环化和Heck反应环化等过程，合成了一系列吲哚并异喹啉酮衍生物(图3).

图3 构建吲哚嗪酮骨架

Xiao J-A等[14]报道了在二氯甲烷中构建五元并吡啶酮骨架的分子内反应.该合成策略用四氯化钛催化芳烯酮取代的酰胺酯衍生物，反应10 min后合成了三取代的环戊并喹啉酮衍生物(图4).

图4 构建环戊并吡啶酮骨架

Chen K等[15]发展了在甲苯溶液中构建吡咯并吡啶骨架的两组分反应.该反应的原料为叔丁基异腈和环丙基取代的苯烯叠氮，催化剂为铑，回流24 h，通过6π电环化、重排等过程，合成了吡咯并喹啉衍生物(图5).

图5 构建吡咯并吡啶骨架

Yu F-C等[16]报道了二甲苯催化下构建吡咯酮并吡啶骨架的研究.该反应选用的溶液为三氟乙酸，温度为130 ℃，反应时间为20 min，通过加成、互变异构、环化等过程，三组分合成了吡咯酮并喹啉(图6).

图6 构建吡咯酮并吡啶骨架

Pradhan S等[17]报道了在甲苯中构建咪唑并吡啶骨架的分子间反应.该合成路径的原料为三元氮杂环和芳胺炔，催化剂为三氟甲烷磺酸锌，温度为110 ℃，反应1-4 h，合成了多取代的咪唑并喹啉衍生物(图7).

图7 构建咪唑并吡啶骨架

Crouillebois L等[18]报道了二烯醛和偶氮酰胺之间构建咪唑酮并哒嗪骨架的反应.该合成路径的温度为65 ℃，用时2 h，涉及半缩醛形成、杂Diels-Alder反应等过程，补充了无金属催化下的[4+2]和[3+2]反应(图8).

图8 构建咪唑酮并哒嗪骨架

Chen D-S等[19]报道了分子间构建吡唑并嘧啶酮骨架的双环化反应.该反应从邻氨基苯酰肼衍生物和邻溴苯甲醛出发，在溴化亚铜和碳酸铯的共同作用下，合成了四环稠合的吲唑并喹唑啉酮衍生物(图9).

图9 构建吡唑并嘧啶酮骨架

Xu C等[20]报道了溴化铜催化下构建三唑并吡啶骨架的多组分反应.该合成路径的原料为邻溴芳醛、芳酮和叠氮化钠，通过环加成、氧化、SNAr等过程，合成了三唑并喹啉衍生物，补充了三组分反应(图10).

图10 构建三唑并吡啶骨架

五元并六元氮杂环具有丰富的活性和广泛的用途.本文叙述了基于双环化反应的合成氮杂环的机理研究，构建了吲哚、吡唑并嘧啶酮、三唑并吡啶等五元并六元氮杂环骨架，既增添了氮杂环化合物的种类，也拓展了金属和无金属催化反应.