双吡啶衍生物的合成研究

王永辉

(滁州城市职业学院 学生处,安徽 滁州 239000)

由于氮原子具有良好的与金属离子配位能力，长期以来，含氮杂环化合物作为配体在配合物的设计合成中具有重要的作用.含氮杂环类配体种类繁多，其中以吡啶及其衍生物配体的应用最为广泛[1-4]，近几十年来，双吡啶配体及其衍生物已得到较深入细致的研究，人们利用此类物质合成了大量具有电化学、材料学、磁性能以及催化性能的配合物[5].

1 前言

因为吡啶结构和苯类似，所以也有一定的芳香性，以其为原料或者中间体的化学反应是现如今化工分析、合成研究中的热点.吡啶环作为六元含氮杂环化合物中开发应用范围最广的品种之一，是生产生活中必不可少的重要基础原料，它在医药和农药行业中被广泛应用，这主要是因为吡啶具有丰富的生物活性[6]，结构如图1所示.

图1 吡啶衍生物

吡啶的芳香性来源于其环上每个原子都有一个P轨道在侧面重合形成一个环状大π体系，其中氮原子还有一对存在于SP2轨道的孤对电子未参与大π键，正是这对孤对电子的存在使其可以接受质子从而具有了碱性，是有机化学合成反应中常用的有机碱；同时吡啶氮上的孤对电子还使其具有了亲核性，可以用作催化剂促进某些物质的分解[7].由于吡啶化合物的广泛应用，不断寻求更加高效、便捷、经济的方法合成含有这种结构的目标分子，已经成为杂环构筑领域的重点问题之一.尤其在近些年，绿色化学受到越来越多的关注，研究对环境友好的无金属催化反应成为了化学发展的新方向.

2 吡啶衍生物研究进展

2.1 吡啶联吡啶衍生物

Nicasio-Collazo等[8]利用Pd 化合物为催化剂，在210 ℃条件下，以α- 溴代吡啶为原料合成N，N二齿配体化合物，如图2所示.

Gao等[9]以醋酸钯为催化剂，芳烃和吡啶在碳酸银和碳酸钾溶液中进行C3选择性芳基化，合成3,3-联吡啶化合物，如图3所示.

图2 化学方程式1

图3 化学方程式2

Benjamin等[10]用吡啶和二嗪膦反应，其中杂双芳基键是通过串联SNAr-磷配体偶联形成的杂芳基膦，最后合成 2,2-联吡啶化合物，该反应在金属催化交叉偶联反应常用，可大量制得一系列的衍生物，如图4所示.

图4 化学方程式3

Sasa Duric等[11]以吡啶的N-氧化物和卤代吡啶为原料，醋酸钯为催化剂，在碳酸钾溶液中直接偶联合成2,2-联吡啶，该反应产率高，制备方便简单，如图5所示.

Zhong等[12]在一氧化氮和氢氧化钙的条件下，得到高能二氮烯二醇二氮卓盐中间体，最终制得二醇二氮烯鎓，该方法适用于DAZD大规模合成，安全且高产，如图6所示.

图6 化学方程式5

图7 化学方程式6

Stephens等[13]用吡啶在催化量的N，N'-四甲基乙二胺存在下，与甲基氯化镁反应，直接从相应的N-杂环一步合成2，2'-亚甲基桥连的N-杂二芳基吡啶衍生物，如图7所示.

Zhang等[14]用2-乙酰基吡啶和2-吡啶甲醛，采用高纯水取代传统的有机溶剂，且不使用催化剂，通过Aldol 反应得到双吡啶类化合物，如图8所示.

图8 化学方程式8

2.2 吡啶并吡啶衍生物

Li等[15]通过将氨基甲酸烷基酯用作N-芳基丙烯酰胺衍生物的碳-碳双键的分子间自由基加成，再环化制备多杂环吡啶衍生物，该反应具有广泛的底物范围，如图9所示.

图9 化学方程式9

Singh等[16]没有使用催化剂，用微波辅助的分子内C-H胺化反应合成噻唑-2-吡啶多杂环化合物，该方法高效直接，如图10所示.

图10 化学方程式10

Yu等[17]用铑(III)催化杂芳烃，使得双功能底物的官能化，在氧化还原中性条件下轻松构建喹啉稠合的杂环，该反应经济实用，底物广泛可制得大量的稠合的杂环吡啶衍生物，如图11所示.

图11 化学方程式11

Khalil等[18]以吡啶为起始原料，与苯乙烯胺和多聚甲醛反应，使用K3[Fe(CN)6]或DMSO 氧化，最终制得吡啶并吡啶化合物，如图12所示.

图12 化学方程式12

Zhang等[19]在Pd催化的Suzuki-Miyaura偶联和Cu催化的C-N偶联来构建中心吡啶，在ADC作用下得到吡啶并吡啶衍生物，如图13所示.

图13 化学方程式13

3 结 论

吡啶类配体上的氮原子具有非常优秀的配位性能，对其进行进一步处理修饰，使得它在配合物的构建中发挥重要的作用.双吡啶衍生物在新型结构、气体吸附和储存、离子交换、磁性和发光性能研究等方面取得长足的发展.但是，在双吡啶衍生物定向设计及其配合物功能的拓展和应用方面，仍需该领域研究者进行更多的探索.