無(wú)金屬催化的兩組分雙環(huán)化反應(yīng)在構(gòu)建吡喃并吡咯和呋喃并吡啶骨架中的應(yīng)用

范 威

(滁州城市職業(yè)學(xué)院 科研處，安徽 滁州 239000)

N,O-雜環(huán)化合物[1]包括噁嗪[2]、氧氮雜環(huán)庚烷[3]、呋喃并[3,2-b]氮雜卓[4]等不同結(jié)構(gòu)，存在于Metoxadiazone[5]，Efavirenz[6]，Quinocarcin[7]等活性分子中(見(jiàn)圖1)，可用作選擇性去甲腎上腺素再攝取抑制劑[8]、抗生素劑[9]、抗菌劑[10]等.吡喃并吡咯和呋喃并吡啶均屬于五元并六元N,O-雜環(huán)化合物.雙環(huán)化反應(yīng)是構(gòu)建N,O-雜環(huán)骨架的重要方法[11].針對(duì)無(wú)金屬條件下兩組分雙環(huán)化反應(yīng)在構(gòu)建吡喃并吡咯和呋喃并吡啶骨架中的應(yīng)用研究，可為探索綠色、高效、低廉的N,O-雜環(huán)骨架構(gòu)建新法提供理論基礎(chǔ).

圖1 含有N,O-雜環(huán)骨架的活性分子

1 構(gòu)建吡喃并吡咯骨架

Zhu 等[12]構(gòu)建了吡喃并[3,2-b]吡咯骨架.該合成路徑在30 mol%的4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化下，通過(guò)鄰氨基三氟苯乙酮衍生物與β'-乙酰氧基脲酸酯的[4+1]/[3+3]多米諾串聯(lián)成環(huán)反應(yīng)，合成了27 例吡喃并吲哚衍生物(見(jiàn)圖2).其優(yōu)點(diǎn)是溫度適宜，缺點(diǎn)是部分產(chǎn)物的產(chǎn)率有待提高.

圖2 構(gòu)建吡喃并[3,2-b]吡咯骨架

Dai 等[13]構(gòu)建了三環(huán)稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架(見(jiàn)圖3).該反應(yīng)屬于膦催化的串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)，可合成一系列具有3 個(gè)連續(xù)不對(duì)稱(chēng)中心的色烯并[4,3-b]吡咯衍生物.該合成方案的dr值＞20∶1，Z/E值＞25∶1.

圖3 構(gòu)建三環(huán)稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架

Yang等[14]構(gòu)建了五環(huán)稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架(見(jiàn)圖4).該新穎的串聯(lián)曼尼希反應(yīng)通過(guò)色胺與水楊醛之間氨基的形成，在-40 ℃條件下合成了稠合吲哚衍生物.其優(yōu)點(diǎn)是溶劑綠色、廉價(jià)，缺點(diǎn)是需用到4 ? 分子篩且后處理不便，但可以嘗試用其他的洗滌劑替換.

圖4 構(gòu)建五環(huán)稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架

Li 等[15]構(gòu)建了三環(huán)稠合的吡喃酮并吡咯骨架(見(jiàn)圖5).該合成策略通過(guò)卡賓催化下溴代烯醛和亞胺之間的串聯(lián)反應(yīng)，選擇性地合成了色烯并[4,3-b]吡咯衍生物.其優(yōu)點(diǎn)是選擇性高，缺點(diǎn)是底物范圍有限制.

圖5 構(gòu)建三環(huán)稠合的吡喃酮并吡咯骨架

Shang 等[16]構(gòu)建了五環(huán)和六環(huán)稠合吡喃酮并吡咯骨架(見(jiàn)圖6).該反應(yīng)以鄰乙酰苯氧基丙烯酸酯、四氫異喹啉或四氫吡啶并吲哚為原料，通過(guò)碘促進(jìn)一鍋串聯(lián)氧化環(huán)化過(guò)程，合成了色酮稠合吡咯并[2,1-a]異喹啉和吲哚嗪并[8,7-b]吲哚.

圖6 構(gòu)建五環(huán)和六環(huán)稠合的吡喃酮并吡咯骨架

2 構(gòu)建呋喃并吡啶骨架

Yan 等[17]構(gòu)建了雙環(huán)稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架(見(jiàn)圖7).該合成路徑是一種新的碘介導(dǎo)烯胺酮氧化串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)，通過(guò)連續(xù)的C-C/C-N/C-O 鍵的形成，合成了多取代的呋喃并吡啶衍生物.該反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是催化劑廉價(jià)，缺點(diǎn)是部分產(chǎn)物的產(chǎn)率不理想.

圖7 構(gòu)建雙環(huán)稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架

Yu 等[18]構(gòu)建了三環(huán)稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架(見(jiàn)圖8).該策略通過(guò)鄰氨基芳基連接的亞烷基環(huán)丙烷的熱誘導(dǎo)開(kāi)環(huán)和環(huán)化反應(yīng)，以高收率獲得呋喃并喹啉衍生物.其優(yōu)點(diǎn)是底物范圍較廣、操作簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是原料不易制得，可以嘗試精簡(jiǎn)原料的制備步驟.

圖8 構(gòu)建三環(huán)稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架

Huang 等[19]構(gòu)建了呋喃并[3,2-c]吡啶骨架(見(jiàn)圖9).該方案以乙酸銨作為氮源，以1-?；?1-[(二甲基氨基)鏈烯?；鵠環(huán)丙烷作為1,5-雙親電試劑，通過(guò)[5+1]環(huán)加成反應(yīng)，合成了呋喃并[3,2-c]吡啶.其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)成本低，缺點(diǎn)是產(chǎn)率普遍不高，可以嘗試提高反應(yīng)溫度.

圖9 構(gòu)建呋喃并[3,2-c]吡啶骨架

Huang 等[20]構(gòu)建了呋喃并[3,2-c]吡啶酮骨架(見(jiàn)圖10).該路徑從1-氨基甲酰基-1-二甲基氨基鏈烯?；h(huán)丙烷出發(fā)，通過(guò)串聯(lián)甲?；?、分子內(nèi)環(huán)化、擴(kuò)環(huán)過(guò)程，合成了呋喃并[3,2-c]吡啶酮衍生物.該反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)率均在70%以上，缺點(diǎn)是制備原料的步驟繁瑣，可以嘗試選用其他類(lèi)型的烯?；h(huán)丙烷衍生物.

圖10 構(gòu)建呋喃并[3,2-c]吡啶酮骨架

3 結(jié)論

本文綜述了近年來(lái)無(wú)金屬條件下兩組分雙環(huán)化反應(yīng)在構(gòu)建吡喃并吡咯和呋喃并吡啶骨架中的應(yīng)用，豐富了N,O-雜環(huán)化合物庫(kù).這些反應(yīng)具備無(wú)需金屬催化、產(chǎn)率優(yōu)良、底物范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn)，但其原料不易制得、后處理不便、原料異味重等缺點(diǎn)也不容忽視.探尋新的五元并六元N,O-雜環(huán)構(gòu)建方法需要吸收已有文獻(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，盡可能避其不足.在無(wú)金屬條件下，應(yīng)遵循原料易得、溶劑綠色、溫度適宜的原則，同時(shí)追求產(chǎn)率優(yōu)良、底物范圍廣、結(jié)構(gòu)新穎、操作簡(jiǎn)單、成本低廉的有機(jī)合成反應(yīng)目標(biāo).