五元和六元氮杂环衍生物研究

姚瑶

【摘要】含氮杂环化合物因其特殊的生物活性和药用机理，被广泛应用于医药领域和化工领域。作为一种重要的化合物类型，含氮杂环衍生物受到了众多化学工作者的重视，其中五元、六元含氮杂环化合物的合成成为了研究的核心。本文以含氮六元杂环骨架结构的1，2，4-三嗪和含氮五元杂环骨架的咪唑为例，对其衍生物的合成展开研究。

【关键词】1，2，4-三嗪 咪唑 氮杂环化合物

一、咪唑

1、多取代咪唑化合物合成

咪唑结构骨架能够成为诸多功能分子的核心单元，因此多取代合成至关重要，在一、二、三和四取代的咪唑化合物形成乐诸多催化体系。如零价镍催化腈化合物合成咪唑化合物，就是将将镍与膦配体催化，并置于高温和高压氢气环境中，引入腈化合物，得到三取代的咪唑化合物并释放出氨气。

2、苯并咪唑化合物的合成

苯并咪唑骨架作为一种天然的产物，目前研究乐诸多合成的方法。比如邻硝基苯胺与苄醇的反应，是以反应底物自身氧化还原电子发生转移得到最终产物，催化中间物选用三氯化铁和硫化钠，其中硫化钠作为多电子供体。

3、咪唑并[1，2-a]吡啶的合成

对咪唑并[1，2-a]吡啶的合成研究具有较高的应用价值，如何快速高效的合成咪唑并[1，2-a]吡啶成为研究的重点。比如经2-氨基吡啶与芳基乙酮反应，得到稠合咪唑杂环股价，其中三氯化铈和碘盐是表现良好的催化剂系统，其中 2-氨基吡啶、芳基乙酮和过硫醚多组分反应得到硫醚取代的咪唑衍生物。

4、咪唑稠環化合物

咪唑稠环化合物作为一个全新的架构贵啊存在在诸多功能性分子结构里，对咪唑稠环化合物的合成同样具有实用意义。比如利用有机叠氮与腈衍生物合成咪唑化合物，比如金盐的催化下，有机叠氮解离出一分子氮气并分子内与末羰炔基发生环化反应，生成一个吡咯派生的金卡宾中间体，此金卡宾与腈基的氮发生配位作用并引入反应体系，进而发生环化反应得到稠合的咪唑化合物。

二、1，2，4-三嗪化合物的合成

1、酰肼与酰胺合成 1，2，4-三嗪化合物

通过酰肼与酰胺反应，是构建1，2，4-三嗪骨架的常用方法，简单且高效。对于 3，4，5-三取代 1，2，4-三嗪化合物，可以利用 1，2-二酮、酰肼与醋酸铵为原料，合成一类三取代的 1，2，4-三嗪化合物，其中溶剂使用的是乙酸。

微波反应因其高选择性和可放大反应等优势，被广泛应用于有机合成反应中。比如以乙醇为溶剂，用芳基溴代乙酮与酰肼，在微波促进下反应得到1，2，4-三嗪化合物，其中一分子酰肼与卤代乙酮消去一分子卤化氢，另一分子酰肼与羰基发生亲核反应生成亚胺结构，分子内胺基与羰基再次发生亲核反应并解离出副产物酰胺生成最终1，2，4-三嗪化合物。微波反应让实验的时间得到缩短，但是缺点在于利用率还有待完善，加之需要使用溴化乙酮为起始原料，因此花费比较高。

2、N-氨基脒或脒为原料合成1，2，4-三嗪化合物

N-氨基脒和脒是重要的氮源中间体，被应用于诸多有机合成反应中。因为活泼 N-H是很好的亲核试剂，因此为为氮杂环的合成提供了有效途径。比如以脒为原料合成 1，2，4-三嗪，是在一定的条件下，将盐酸脒与水合肼处理得到盐酸化的N-氨基脒，N-氨基脒再与乙二醛于碳酸氢钠中和下成环得到1，2，4-三嗪化合物，它体现出了1，2，4-三嗪含有三个氮原子在配合物的设计与应用中的重要地位。

还可用脂基取代1，2，4-三嗪化合物的合成方法，该法用 N-氨基脒、α，β-二酮脂于乙醇下回流即可得到1，2，4-三嗪化合物，产率极高，产物都是应用价值较高的化合物。但是该法的过程比较繁琐。

用微波也可以促进反应得到1，2，4-三嗪化合物，在有醋酸铵情况下，利用酰肼与1，2-二羰基化合物在 180℃微波反应下， 5分钟反应完全。

2-腈基-吡啶与水合肼置于乙醇中，经搅拌得N-氨基脒的化合物，从聚乙二醛在五氧化二磷加热的条件下直接解聚得到乙二醛单体并与 N-氨基脒发生反应，得到3位取代的1，2，4-三嗪化合物。但是该反应指用于2 位吡啶取代产物，究其原因在于吡啶与腈基之间存在平衡共振式，使水合肼能顺利的加成腈基。

3、其它 1，2，4-三嗪化合物合成

出上述合成方法，还有使用其它反应物，也一样能构建 1，2，4-三嗪化合物的合成方法。比如使用一个介孔类石墨结构的碳氮材料作为催化剂mpg-C3N4。乙腈衍生物为原料，在 150℃下一步法合成单一的 1，2，4-三嗪化合物，但是此法在 180℃时，反应却单一的生成 1，3，5-三嗪化合物。这一方法的优势是不需要金属催化剂的加入，因此选择控制下比较好，mpg-C3N4作为非均相催化剂比均相催化剂应更具优势。

此外还有从酮出发，在经过亚硝酰氯处理得到α-酮基肟化合物，再经过酮羰基与水合肼的亲核反应得到一个 α-腙基肟化合物，在此基础上引入一 C-1合成子反应得到最终产物，这一反应的优势在于特异性好。

结束语

含氮杂环化合物及其衍生物广泛存在于化学医药中，比如基于1，2，4-三嗪化合物作为活性药效核心结构能表现出很多的生物活性，例如抗菌、抗 HIV、抗疟疾等，在现代医药中也存在咪唑结构单元，例如氯沙坦和奥美沙坦等，五元、六元含氮杂环的合成受到了越来越多的重视，本文对其合成方法做了如上总结，希望能够为氮杂环化合物的应用贡献出绵薄之力。

参考文献

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1964501705315