噁唑化合物的合成研究進(jìn)展

蘭海洋

摘 要 噁唑是一類重要的含氮和氧的芳香雜環(huán)化合物，廣泛的存在于自然界和各種藥物分子中，并表現(xiàn)出了優(yōu)異的生物活性。因此，對噁唑化合物的合成研究具有重要的意義。根據(jù)合成原料的不同，本文綜述了噁唑化合物的合成研究進(jìn)展，希望能為研究者提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞 噁唑 衍生物 合成 化合物

中圖分類號：O626.24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2020）02-0026-02

噁唑又名氮代呋喃，是一種性質(zhì)非常穩(wěn)定的含氧氮唑類雜環(huán)化合物，具有有疏水的作用、易形成氫鍵、能夠與金屬離子發(fā)生配位、靜電作用[1-2]等，因此在化學(xué)、物理、醫(yī)藥、農(nóng)藥、材料科學(xué)等多種領(lǐng)域表現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用價值[3]。

噁唑類化合物作為一種芳香雜環(huán)化合物，其合成的方法較多，包括環(huán)化反應(yīng)（酰胺與炔基、腈、羰基、鹵代烯），關(guān)環(huán)反應(yīng)（酰胺與羰基類、肟類）以及酮類經(jīng)微波輻射和偶極環(huán)加成的反應(yīng)。本文主要根據(jù)反應(yīng)原料不同來綜述噁唑的合成方法。

1 以酰胺為原料合成

酰胺類化合物制備非常簡便，它能夠與炔、腈、羰基和鹵代烯烴發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成噁唑類化合物。

1.1 酰胺與炔基的環(huán)化反應(yīng)

炔基化合物在一些條件下與酰胺發(fā)生環(huán)化反應(yīng)合成噁唑類化合物。張建庭等人[4]研究發(fā)現(xiàn)，在對甲苯磺酸單水合物雙官能團(tuán)催化作用下酰胺與炔醇化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過程中，酰胺先脫水生成α-炔基酰胺，然后發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)得到α-酮酰胺，最后發(fā)生親核取代反應(yīng)導(dǎo)致分子內(nèi)環(huán)化，得到的2，4，5-三取代噁唑的產(chǎn)率在90%左右，這種方法在合成三取代噁唑環(huán)中非常有效且實(shí)用。反應(yīng)式如圖1所示：

1.2 酰胺與腈的環(huán)化反應(yīng)

腈從結(jié)構(gòu)來看，就是一個氫氰酸上的一個氫原子被烴基所取代了的化合物，可以與含有羰基的化合物進(jìn)行縮合反應(yīng)，利用這一點(diǎn)與酰胺類化合物發(fā)生縮合反應(yīng)，達(dá)到合成噁唑環(huán)的目的。Zhang等人[5]提出一種噁唑化合物的合成方法，在催化劑Me2ClAl作用下腈與酰胺化合物發(fā)生了親核取代反應(yīng)，最終縮合合成噁唑類化合物，這個反應(yīng)中噁唑類化合物的產(chǎn)率能夠達(dá)到80%左右，除此之外酰胺化合物經(jīng)過與Et2ClCN的化學(xué)反應(yīng)還得到噁唑化合物，生產(chǎn)出的化合物產(chǎn)率70%左右。反應(yīng)式如圖2所示：

1.3 酰胺與羰基的環(huán)化反應(yīng)

羰基化合物是保留羰基的結(jié)構(gòu)，它是由雙鍵連接碳、氧原子的有機(jī)官能團(tuán)，可與酰胺發(fā)生反應(yīng)生成噁唑環(huán)。Xu等人[6]以甲酰胺與α-酮酯進(jìn)行反應(yīng)，在室溫環(huán)境下，以CuBr做為催化劑，發(fā)生環(huán)化反應(yīng)生成熒光化合物，是迅速合成噁唑類化合物的好方法。

1.4 酰胺與鹵代烯的環(huán)化反應(yīng)

鹵代烯是氫原子被鹵素原子取代烯烴。鹵原子的反應(yīng)活性也和碳碳雙鍵的位置有較大關(guān)系。酰胺與鹵代烯反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理為，鹵素原子能與酰胺烯醇結(jié)構(gòu)的羥基氫結(jié)合，形成一個鹵化氫分子，然后脫去，最終分子內(nèi)環(huán)合生成噁唑化合物。

Pills等人[7]發(fā)現(xiàn)，在芳硫醇和碳酸銀的作用下，鹵代烯和酰胺類化合物發(fā)生環(huán)化反應(yīng)，最終縮合生成噁唑類化合物，這個反應(yīng)的產(chǎn)率大約在65%左右。易于操控是這個反應(yīng)的最大優(yōu)點(diǎn)，反應(yīng)的速率也較快。

2 以羰基化合物為原料合成

在合成噁唑環(huán)的化學(xué)反應(yīng)中羰基類化合物的作用無可替代。主要涉及了羰基酯、酰鹵的環(huán)化反應(yīng)。

2.1 羥基酯的環(huán)化反應(yīng)

羰基酯類化合物包括醛酯和酮酯類化合物，它們的結(jié)構(gòu)中都含有碳碳雙鍵，而且活性較強(qiáng)，使其可與異腈和乙酸銨縮合，獲得氮唑類化合物，可以用來合成噁唑環(huán)。劉寶祥等[8]通過實(shí)驗(yàn)得出，反應(yīng)以DBU做催化劑，在二氯甲烷化合物中乙醛酸乙酯與對甲基苯磺酰甲基異腈發(fā)生了親核反應(yīng)，得到5-噁唑甲酸乙酯是經(jīng)過分子內(nèi)環(huán)化縮合而成的，該化合物的產(chǎn)率達(dá)到了80%。反應(yīng)式如圖3所示：

2.2 酰鹵的環(huán)化反應(yīng)

?；u化物是一個強(qiáng)電子吸收基團(tuán)，其中鹵素原子具有強(qiáng)電子吸收效應(yīng)，使羰基的親電效應(yīng)增強(qiáng)。它能與強(qiáng)電子給體異腈基環(huán)化合成噁唑類化合物。Kami 等[9]，在2-甲基丙酰氯與對氯甲基異腈的實(shí)驗(yàn)中，以2，6-二甲基吡啶做催化劑，得到2，5-二取代噁唑化合物，產(chǎn)率為73%。此方法在現(xiàn)代有機(jī)合成中經(jīng)常應(yīng)用。反應(yīng)式如圖4所示：

3 以肟為原料合成

肟的特殊結(jié)構(gòu)，使其可以發(fā)生很多反應(yīng)，比如與醛、腈可以發(fā)生縮合反應(yīng)，還能合成一些雜環(huán)化合物。我們可以控制反應(yīng)條件去合成噁唑化合物。Wu等人[10]在合成唑環(huán)時，在酸性條件下將酮肟類化合物與醛進(jìn)行反應(yīng)，從反應(yīng)歷程來看，發(fā)生親核加成反應(yīng)得到相應(yīng)的中間體，之后在有鋅情況下發(fā)生脫水反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后發(fā)現(xiàn)噁唑熒光材料中間體生成，現(xiàn)被作為常用的合成噁唑類熒光材料的方法。反應(yīng)式如圖5所示：

4 以其它雜環(huán)為原料合成

葛正鴻等人[11]發(fā)現(xiàn)，通過用其他的雜環(huán)化合物也可用來制備噁唑環(huán)，如1，3-噁唑啉類化合物作為手性助劑中重要的一種，在不對稱催化中被廣泛使用，這種化合物在有BrCCl3/DBU的參與下，BrCCl3/DBU時作為氧化劑，將其氧化生成噁唑類化合物。

綜上所述，噁唑以其優(yōu)異的生物活性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、材料科學(xué)等領(lǐng)域，因此噁唑化合物的合成研究具有重要的意義。本文根據(jù)合成原料的不同（酰胺、羰基化合物、肟、其他雜環(huán)），綜述了噁唑的合成方法，希望能為研究者在后續(xù)噁唑合成研究時提供借鑒和參考。

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