合成氮雜環(huán)的無(wú)金屬雙環(huán)化反應(yīng)機(jī)理研究

范威

【摘要】相比于金屬催化反應(yīng)，無(wú)金屬催化反應(yīng)成本低、后處理簡(jiǎn)潔、反應(yīng)條件寬松，更符合綠色化學(xué)的理念。介紹近年來(lái)無(wú)金屬催化下雙環(huán)化反應(yīng)合成含氮雜環(huán)化合物的研究新進(jìn)展，在碳酸銫、DBU、三乙胺等催化劑的催化下，合成了氮丙啶并吡咯、環(huán)丙烷并噠嗪、吡唑并茚酮、異喹啉酮等含氮雜環(huán)化合物，豐富了無(wú)金屬催化下雙環(huán)化反應(yīng)合成的含氮雜環(huán)衍生物的種類。

【關(guān)鍵詞】無(wú)金屬;氮雜環(huán);雙環(huán)化

〔中圖分類號(hào)〕O626 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A 〔文章編號(hào)〕1674-3229（2021）04-0074-04

按照有無(wú)金屬的參與，可將有機(jī)合成反應(yīng)分為金屬催化反應(yīng)[1]和無(wú)金屬催化反應(yīng)[2]。把[3]、鐵[4]、鋅[5]、錳[6]等是金屬催化會(huì)用到的催化劑。與金屬催化反應(yīng)相比，無(wú)金屬催化反應(yīng)成本更低，后處理更簡(jiǎn)潔、反應(yīng)條件更寬松，受到越來(lái)越多的關(guān)注[7]。氮雜環(huán)化合物[8]普遍存在于自然界中，Roxadustat[9]、Piperolactam E[10]、（+）-Meloscine[11]等生物堿均含有氮雜環(huán)骨架（圖1），通過(guò)雙環(huán)化反應(yīng)可以構(gòu)建該骨架。本文綜述了無(wú)金屬催化下通過(guò)雙環(huán)化反應(yīng)合成氮雜環(huán)的研究，補(bǔ)充了氮雜環(huán)化合物的種類以及無(wú)金屬催化反應(yīng)。

1 研究進(jìn)展

Jia P等[12]報(bào)道了室溫下堿促進(jìn)的兩組分雙環(huán)化反應(yīng)。該反應(yīng)的原料為苯并噻唑衍生物和烯酯衍生物，催化劑為碳酸銫，溶液為乙腈，構(gòu)建了四環(huán)稠合的環(huán)己烯并三元氮雜環(huán)骨架（圖2）。

Yin W等[13]從溴代芳基腙和鏈狀的烯酷衍生物出發(fā)，以碳酸銫為催化劑，經(jīng)歷Michael加成、質(zhì)子轉(zhuǎn)移、SN2過(guò)程，構(gòu)建了三元并噠嗪骨架。該合成策略豐富了[4+2]和[1+2]反應(yīng)（圖3）。

Santhia J等[14]構(gòu)建了環(huán)戊酮并吡咯骨架。該合成策略選用烯炔酮衍生物為原料，N-碘代丁二酰亞胺為親電子活化劑，碳酸鉀為堿，經(jīng)歷C-C鍵形成、C-N鍵形成、消除等過(guò)程，合成了茚酮并吡咯衍生物（圖4）。

Chaturvedi A K等[15]報(bào)道了DBU催化下構(gòu)建毗唑并環(huán)戊酮骨架的室溫反應(yīng)。該合成方法在乙腈中反應(yīng)10-15min，通過(guò)去質(zhì)子化、轉(zhuǎn)磷酸化、1，3-偶極環(huán)加成等過(guò)程，合成了三環(huán)稠合的吡唑并茚酮骨架（圖5）。

Borthakur U等[16]發(fā)展了無(wú)金屬催化下兩組分構(gòu)建三環(huán)稠合的五元并吡啶骨架的反應(yīng)。該反應(yīng)的原料為芳醛和取代的芳炔，溶液為二氯乙烷，通過(guò)Friedel-Crafts反應(yīng)，合成了芳基取代的茚并吡啶衍生物（圖6）。

Zhang Z等[17]研究了在乙醇溶液中構(gòu)建吡咯并吡啶酮骨架的兩組分反應(yīng)。該反應(yīng)從烯酮酰胺和胺出發(fā)，通過(guò)回流操作下三元環(huán)的開(kāi)環(huán)和再關(guān)環(huán)，合成了三取代的吡咯并吡啶酮衍生物（圖7）。

Li N等[18]報(bào)道了在二氯甲烷中構(gòu)建異喹啉骨架的兩組分反應(yīng)。該反應(yīng)的原料為聯(lián)烯酯和二烯亞胺，催化劑為三苯基膦，溫度為60℃，通過(guò)[3+3]和氮雜6π電環(huán)化反應(yīng)，合成了多取代的異喹啉衍生物（圖8）。

Feng X等[19]報(bào)道了三組分構(gòu)建多取代異喹啉酮骨架的微波合成反應(yīng)。該反應(yīng)的原料為戊二醛、丙二腈、芳酮取代的酰胺衍生物，促進(jìn)劑為三乙胺，溶液為乙醇，合成了一系列異喹啉酮衍生物（圖9）。

Mukhopadhyay C等[20]研究了五組分參與的雙環(huán)化反應(yīng)。該反應(yīng)以酮、丙二睛、胺為原料，在2mL水中回流，經(jīng)過(guò)Knoevenagel縮合Michael型反應(yīng)、消除、關(guān)環(huán)等過(guò)程，合成了多取代的1，6-萘啶衍生物（圖10）。

2 結(jié)論

本文概括了無(wú)金屬催化下合成氮雜環(huán)化合物的雙環(huán)化反應(yīng)研究，在氫氧化鈉、碳酸銫、DBU、三乙胺等催化劑的催化下，構(gòu)建了氮丙啶并吡咯、環(huán)丙烷并噠嗪、吡唑并茚酮、異喹啉酮等氮雜環(huán)化合物，補(bǔ)充了氮雜環(huán)衍生物的門類。

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