金属催化下构建杂环骨架的双环化反应研究*

2021-05-10范威

佳木斯大学学报（自然科学版） 2021年2期

范威

(滁州城市职业学院科研处，安徽滁州 239000)

0 引言

杂环化合物[1]包括氮杂环、氧杂环和氮氧杂环等不同的结构，存在于众多生物碱中，受到药物化学家的格外关注。(-)-Mesembrine[2]、Chaetoquadrin B[3]、(-)-Physovenine[4]等活性分子的关键母核分别是氮杂环、氧杂环和氮氧杂环(图1)。充分调研金属催化下合成杂环化合物的双环化反应，将为研究新的杂环骨架构建方法打下坚实基础。

图1 杂环活性分子

1 合成氮杂环

Li Y等[5]用铑催化4-芳基丁-3-炔-1-胺和炔烃，通过C-H功能化和两个C-C键，一个C-N键的构建，合成了螺[茚-1,2'-吡咯烷](图2a)。Xu T等[6]从烯炔和醋酸出发，在醋酸钯和1,10-邻菲咯啉作用下，合成了三元并吡啶衍生物。产物的结构得到了单晶的证实(图2b)。

2 合成氧杂环

Xu T等[6]报道了5 mol%的Pd(II)催化下的双环化反应，构建了呋喃并吡喃骨架。该反应的催化剂廉价，底物多样(图3a)。Karuppasamy M等[7]以氯化钯为催化剂，通过烯炔的分子内顺式氧钯化反应、烯烃插入和邻sp2-C-Cl键形成等过程，构建了五元并七元氧杂环骨架(图3b)。

图2 双环化反应合成氮杂环

图3 双环化反应合成氧杂环

3 合成氮氧杂环

Haun G等[8]从取代水杨醛出发，在可见光光催化下构建了色烯并[4,3-c]异恶唑骨架。该反应选用的溶剂为乙腈，绿色且廉价(图4a)。Zhou B等[9]开发了铑催化的炔烃分子内氧化环化反应，通过C-H活化途径构建了氧代庚并[4,3,2-cd]吲哚骨架。该反应的缺点是催化剂价格略贵(图4b)。Luo K等[10]发展了杂环烯酮缩醛和重氮酯之间的串联环加成/自氧化反应，以43-95%的产率对映选择性地制备了环氧吡咯烷(图4c)。Qian S等[11]报道了铑催化的氧化C-H活化/N-Boc-苯胺与1,3-二炔的多米诺环化构建三环N,O-杂芳族化合物的反应，以57-90%的产率合成了24例产物(图4d)。Liu Y等[12]开发了Rh(III)催化下2-芳基吲哚和4-羟基-2-链烷酸酯的串联C-H活化/环化/内酯化反应，高效和高选择性地合成了稠合多环呋喃并[3,4-c]吲哚并[2,1-a]异喹啉(图4e)。Xiong W等[13]报道了Pd(II)催化下2-(氰基甲氧基)查尔酮与芳基硼酸的环化反应，快速构建了苯并呋喃并[2,3-c]吡啶骨架。该反应具有出色的选择性(图4f)。Dong S等[14]用5.0 mol%的铜为催化剂，发展了重氮化物与吡啶之间的[1 + 2 + 2]环化反应，在温和的条件下合成了多环稠合的吲哚嗪(图4g)。