環化反應在合成呋喃、吡喃并氮雜環中的應用

范 威

(滁州城市職業學院 科研處，安徽 滁州 239000)

0 引言

雜環化合物種類多樣，氮雜環[1]、硫雜環[2]、氧雜環[3]等均為雜環化合物。其中，氮氧雜環因同時含有氮和氧2種原子而具有特殊的活性[4]。氮氧雜環化合物包括惡唑[5]、惡嗪[6]、三元氧雜環并吡咯[7]、呋喃并吡啶[8]等不同的結構。如圖1所示，假菌素A[9]、(+)-麥冬堿A[10]、美沙唑侖[11]等活性分子均含有氮氧雜環骨架，構建該骨架是化學家的重點研究領域之一。本文論述了近年來環化反應構建呋喃并氮雜環和吡喃并氮雜環骨架的研究進展，選用的合成路徑具有非常獨特的代表性，以期為更高效地構建該骨架提供參考。

圖1 含有氮氧雜環骨架的活性分子

1 構建呋喃并氮雜環骨架

Man等[12]研究了室溫下合成呋喃并五元氮雜環的反應，反應機理如圖2所示。該反應的溶劑為乙醇，反應時間為1.5 h，通過互變異構、Knoevenagel反應、Michael加成等過程，構建了呋喃并吡咯骨架。

圖2 構建呋喃并吡咯骨架

Chen等[13]報道了兩組分構建呋喃并六元氮雜環的研究，反應機理如圖3所示。該反應的起始原料為鄰溴芳基取代的乙腈和炔酮，催化劑為DBU，通過雙環化反應合成了呋喃并吡啶衍生物。

圖3 構建呋喃并吡啶骨架

Chen等[14]構建了呋喃并七元氮雜環骨架，反應機理如圖4所示。該反應的原料為苯并呋喃衍生物和硫葉立德，選擇性地合成了呋喃并氮雜卓，豐富了堿催化下的兩組分串聯反應。

圖4 構建呋喃并氮雜卓骨架

Ghosh等[15]報道了合成三環稠合的呋喃并異吲哚酮衍生物的不對稱環化反應，反應機理如圖5所示。該反應的催化劑為釕，通過C-C鍵、C-C(O)鍵、N-C(O)鍵的生成，以較優的收益率構建了呋喃并異吲哚酮骨架。

圖5 構建呋喃并異吲哚酮骨架

Yu等[16]拓展了三乙胺催化下合成呋喃并喹啉的反應，反應機理如圖6所示。該反應的原料為芳胺衍生物和(三氯甲基)碳酸酯，溶劑為二氯乙烷，在回流操作下，通過6π電環化、重排等過程合成了苯基取代的呋喃并喹啉衍生物。

圖6 構建呋喃并喹啉骨架

Ghosh等[17]發展了釕催化下合成呋喃并異喹啉酮衍生物的反應，反應機理如圖7所示。該合成策略涉及遷移插入、旋轉構象、脫金屬等過程，拓展了金屬催化下炔烴參與的雙環化反應。

圖7 構建呋喃并異喹啉酮骨架

2 構建吡喃并氮雜環骨架

Soleimani等[18]報道了合成吡喃并五元氮雜環的反應，反應機理如圖8所示。該研究策略的原料為鄰羧基苯甲醛、丙二腈、異腈，溶劑為二氯甲烷，補充了室溫下三組分構建吡喃并吡咯骨架的研究。

圖8 構建吡喃并吡咯骨架

Han等[19]研究了室溫下合成吡喃并六元氮雜環的反應，反應機理如圖9所示。該反應涉及C-H活化、金屬卡賓形成、遷移插入、質子化等歷程，構建了吡喃并吡啶骨架，補充了銠催化的雙環化反應。

圖9 構建吡喃并吡啶骨架

Mu等[20]合成了六環稠合的吡喃并八元氮雜環衍生物，反應機理如圖10所示。該反應的催化劑為碘化鋅，通過吲哚脫芳香化、C-C活化、SNAr等過程，構建了吡喃并吖辛因骨架。

圖10 構建吡喃并吖辛因骨架

3 結論

本文綜述了環化反應在合成呋喃并氮雜環和吡喃并氮雜環中的應用。在釕、DBU、堿等催化下，制備了具有呋喃并吡咯、呋喃并吡啶、呋喃并氮雜卓等骨架的雜環化合物。在非金屬、銠、碘化鋅催化下，制備了具有吡喃并吡咯、吡喃并吡啶、吡喃并吖辛因骨架的有機化合物，豐富了環化反應。

(責任編輯：白凈)