噁唑化合物的合成研究進展

蘭海洋

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

關鍵詞 噁唑 衍生物 合成 化合物

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

噁唑又名氮代呋喃，是一種性質非常穩定的含氧氮唑類雜環化合物，具有有疏水的作用、易形成氫鍵、能夠與金屬離子發生配位、靜電作用[1-2]等，因此在化學、物理、醫藥、農藥、材料科學等多種領域表現出廣泛的應用價值[3]。

噁唑類化合物作為一種芳香雜環化合物，其合成的方法較多，包括環化反應（酰胺與炔基、腈、羰基、鹵代烯），關環反應（酰胺與羰基類、肟類）以及酮類經微波輻射和偶極環加成的反應。本文主要根據反應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、羰基和鹵代烯烴發生化學反應生成噁唑類化合物。

1.1 酰胺與炔基的環化反應

炔基化合物在一些條件下與酰胺發生環化反應合成噁唑類化合物。張建庭等人[4]研究發現，在對甲苯磺酸單水合物雙官能團催化作用下酰胺與炔醇化合物發生化學反應，反應過程中，酰胺先脫水生成α-炔基酰胺，然后發生異構化反應得到α-酮酰胺，最后發生親核取代反應導致分子內環化，得到的2，4，5-三取代噁唑的產率在90%左右，這種方法在合成三取代噁唑環中非常有效且實用。反應式如圖1所示：

1.2 酰胺與腈的環化反應

腈從結構來看，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行縮合反應，利用這一點與酰胺類化合物發生縮合反應，達到合成噁唑環的目的。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生了親核取代反應，最終縮合合成噁唑類化合物，這個反應中噁唑類化合物的產率能夠達到80%左右，除此之外酰胺化合物經過與Et2ClCN的化學反應還得到噁唑化合物，生產出的化合物產率70%左右。反應式如圖2所示：

1.3 酰胺與羰基的環化反應

羰基化合物是保留羰基的結構，它是由雙鍵連接碳、氧原子的有機官能團，可與酰胺發生反應生成噁唑環。Xu等人[6]以甲酰胺與α-酮酯進行反應，在室溫環境下，以CuBr做為催化劑，發生環化反應生成熒光化合物，是迅速合成噁唑類化合物的好方法。

1.4 酰胺與鹵代烯的環化反應

鹵代烯是氫原子被鹵素原子取代烯烴。鹵原子的反應活性也和碳碳雙鍵的位置有較大關系。酰胺與鹵代烯反應的反應機理為，鹵素原子能與酰胺烯醇結構的羥基氫結合，形成一個鹵化氫分子，然后脫去，最終分子內環合生成噁唑化合物。

Pills等人[7]發現，在芳硫醇和碳酸銀的作用下，鹵代烯和酰胺類化合物發生環化反應，最終縮合生成噁唑類化合物，這個反應的產率大約在65%左右。易于操控是這個反應的最大優點，反應的速率也較快。

2 以羰基化合物為原料合成

在合成噁唑環的化學反應中羰基類化合物的作用無可替代。主要涉及了羰基酯、酰鹵的環化反應。

2.1 羥基酯的環化反應

羰基酯類化合物包括醛酯和酮酯類化合物，它們的結構中都含有碳碳雙鍵，而且活性較強，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。劉寶祥等[8]通過實驗得出，反應以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生了親核反應，得到5-噁唑甲酸乙酯是經過分子內環化縮合而成的，該化合物的產率達到了80%。反應式如圖3所示：

2.2 酰鹵的環化反應

酰基鹵化物是一個強電子吸收基團，其中鹵素原子具有強電子吸收效應，使羰基的親電效應增強。它能與強電子給體異腈基環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驗中，以2，6-二甲基吡啶做催化劑，得到2，5-二取代噁唑化合物，產率為73%。此方法在現代有機合成中經常應用。反應式如圖4所示：

3 以肟為原料合成

肟的特殊結構，使其可以發生很多反應，比如與醛、腈可以發生縮合反應，還能合成一些雜環化合物。我們可以控制反應條件去合成噁唑化合物。Wu等人[10]在合成唑環時，在酸性條件下將酮肟類化合物與醛進行反應，從反應歷程來看，發生親核加成反應得到相應的中間體，之后在有鋅情況下發生脫水反應，反應結束后發現噁唑熒光材料中間體生成，現被作為常用的合成噁唑類熒光材料的方法。反應式如圖5所示：

4 以其它雜環為原料合成

葛正鴻等人[11]發現，通過用其他的雜環化合物也可用來制備噁唑環，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，噁唑以其優異的生物活性，被廣泛應用于醫藥、農藥、材料科學等領域，因此噁唑化合物的合成研究具有重要的意義。本文根據合成原料的不同（酰胺、羰基化合物、肟、其他雜環），綜述了噁唑的合成方法，希望能為研究者在后續噁唑合成研究時提供借鑒和參考。

參考文獻：

[1] 張慧珍， 周成合， 耿蓉霞等.噁唑類化合物合成研究新進展[J]. 有機化學， 2011， 31（12）：1963-1976.

[2] Strotman N A， Chobanian H R， Guo Y， et al. Highly regioselective palladium-catalyzed direct arylation of oxazole at C-2 or C-5 with aryl bromides， chlorides， and triflates[J]. Organic Letters， 2010， 12（16）： 3578-3581.

[3] 賀紅武，李美強，黃剛良.具有生物活性的噁唑衍生物的研究動態[J].農藥，39（08）：4-7.

[4] 張建庭，金寧人， 趙德明，等.4-（5-氨基-6-羥基-2-苯并噁唑基）苯甲酸鹽的合成、性能及應用[J].化工學報， 2008， 59（10）：2680-2686.

[5] Zhang J M， Boquerón P Y， Vors J P， et al. Cyclization of amides with nitriles [J]. Org Lett，2010，12（01）： 3942-3957.

[6] Zhang L， Xu Q， Lu J， et al. ATRP of MMA initiated by 2-bromomethyl-4，5-diphenyloxazole at room temperature and study of fluorescent property[J]. European polymer journal， 2007， 43（06）： 2718-2724.

[7] Pills S G， Prokopenko V M， Brovarets V S， et al. Cyclization of Amides with halogenated alkenes[J]. Gen Chem， 2010，08（03） ： 1179-1186.

[8] 劉寶祥，張鎖榮.麥田藺草對精噁唑禾草靈的抗藥性研究[J].江蘇農業科學，2018， 22 （04）： 124-126.

[9] Kami L E， Grimaud L， Schlitz A， et al. Synthesis of 2，5-disubstituted oxazole[J]. Tetrahedron Lett， 2009， 50（07）： 35-52.

[10] Wu K， Chen Y， Lin Y， et al. Cycloaddition of nitrones with arynes generated from ben zobisoxadisilole or 2，3-naphtha oxadisilole[J]. Tetrahedron， 2010， 66（03）： 578-582.

[11] 葛正鴻，杜小剛，李德江.3-N-乙?；?2-芳基-5-苯基-1，3，4-噁唑啉類化合物的合成與表征[J]. 合成化學， 2005， 13（01）：49-52.