环化反应在合成呋喃、吡喃并氮杂环中的应用

范 威

(滁州城市职业学院 科研处，安徽 滁州 239000)

0 引言

杂环化合物种类多样，氮杂环[1]、硫杂环[2]、氧杂环[3]等均为杂环化合物。其中，氮氧杂环因同时含有氮和氧2种原子而具有特殊的活性[4]。氮氧杂环化合物包括恶唑[5]、恶嗪[6]、三元氧杂环并吡咯[7]、呋喃并吡啶[8]等不同的结构。如图1所示，假菌素A[9]、(+)-麦冬碱A[10]、美沙唑仑[11]等活性分子均含有氮氧杂环骨架，构建该骨架是化学家的重点研究领域之一。本文论述了近年来环化反应构建呋喃并氮杂环和吡喃并氮杂环骨架的研究进展，选用的合成路径具有非常独特的代表性，以期为更高效地构建该骨架提供参考。

图1 含有氮氧杂环骨架的活性分子

1 构建呋喃并氮杂环骨架

Man等[12]研究了室温下合成呋喃并五元氮杂环的反应，反应机理如图2所示。该反应的溶剂为乙醇，反应时间为1.5 h，通过互变异构、Knoevenagel反应、Michael加成等过程，构建了呋喃并吡咯骨架。

图2 构建呋喃并吡咯骨架

Chen等[13]报道了两组分构建呋喃并六元氮杂环的研究，反应机理如图3所示。该反应的起始原料为邻溴芳基取代的乙腈和炔酮，催化剂为DBU，通过双环化反应合成了呋喃并吡啶衍生物。

图3 构建呋喃并吡啶骨架

Chen等[14]构建了呋喃并七元氮杂环骨架，反应机理如图4所示。该反应的原料为苯并呋喃衍生物和硫叶立德，选择性地合成了呋喃并氮杂卓，丰富了碱催化下的两组分串联反应。

图4 构建呋喃并氮杂卓骨架

Ghosh等[15]报道了合成三环稠合的呋喃并异吲哚酮衍生物的不对称环化反应，反应机理如图5所示。该反应的催化剂为钌，通过C-C键、C-C(O)键、N-C(O)键的生成，以较优的收益率构建了呋喃并异吲哚酮骨架。

图5 构建呋喃并异吲哚酮骨架

Yu等[16]拓展了三乙胺催化下合成呋喃并喹啉的反应，反应机理如图6所示。该反应的原料为芳胺衍生物和(三氯甲基)碳酸酯，溶剂为二氯乙烷，在回流操作下，通过6π电环化、重排等过程合成了苯基取代的呋喃并喹啉衍生物。

图6 构建呋喃并喹啉骨架

Ghosh等[17]发展了钌催化下合成呋喃并异喹啉酮衍生物的反应，反应机理如图7所示。该合成策略涉及迁移插入、旋转构象、脱金属等过程，拓展了金属催化下炔烃参与的双环化反应。

图7 构建呋喃并异喹啉酮骨架

2 构建吡喃并氮杂环骨架

Soleimani等[18]报道了合成吡喃并五元氮杂环的反应，反应机理如图8所示。该研究策略的原料为邻羧基苯甲醛、丙二腈、异腈，溶剂为二氯甲烷，补充了室温下三组分构建吡喃并吡咯骨架的研究。

图8 构建吡喃并吡咯骨架

Han等[19]研究了室温下合成吡喃并六元氮杂环的反应，反应机理如图9所示。该反应涉及C-H活化、金属卡宾形成、迁移插入、质子化等历程，构建了吡喃并吡啶骨架，补充了铑催化的双环化反应。

图9 构建吡喃并吡啶骨架

Mu等[20]合成了六环稠合的吡喃并八元氮杂环衍生物，反应机理如图10所示。该反应的催化剂为碘化锌，通过吲哚脱芳香化、C-C活化、SNAr等过程，构建了吡喃并吖辛因骨架。

图10 构建吡喃并吖辛因骨架

3 结论

本文综述了环化反应在合成呋喃并氮杂环和吡喃并氮杂环中的应用。在钌、DBU、碱等催化下，制备了具有呋喃并吡咯、呋喃并吡啶、呋喃并氮杂卓等骨架的杂环化合物。在非金属、铑、碘化锌催化下，制备了具有吡喃并吡咯、吡喃并吡啶、吡喃并吖辛因骨架的有机化合物，丰富了环化反应。

(责任编辑：白净)