無金屬催化的兩組分雙環化反應在構建吡喃并吡咯和呋喃并吡啶骨架中的應用

范 威

(滁州城市職業學院 科研處，安徽 滁州 239000)

N,O-雜環化合物[1]包括噁嗪[2]、氧氮雜環庚烷[3]、呋喃并[3,2-b]氮雜卓[4]等不同結構，存在于Metoxadiazone[5]，Efavirenz[6]，Quinocarcin[7]等活性分子中(見圖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-雜環化合物.雙環化反應是構建N,O-雜環骨架的重要方法[11].針對無金屬條件下兩組分雙環化反應在構建吡喃并吡咯和呋喃并吡啶骨架中的應用研究，可為探索綠色、高效、低廉的N,O-雜環骨架構建新法提供理論基礎.

圖1 含有N,O-雜環骨架的活性分子

1 構建吡喃并吡咯骨架

Zhu 等[12]構建了吡喃并[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]多米諾串聯成環反應，合成了27 例吡喃并吲哚衍生物(見圖2).其優點是溫度適宜，缺點是部分產物的產率有待提高.

圖2 構建吡喃并[3,2-b]吡咯骨架

Dai 等[13]構建了三環稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架(見圖3).該反應屬于膦催化的串聯環化反應，可合成一系列具有3 個連續不對稱中心的色烯并[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 構建三環稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架

Yang等[14]構建了五環稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架(見圖4).該新穎的串聯曼尼希反應通過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.其優點是溶劑綠色、廉價，缺點是需用到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 構建五環稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架

Li 等[15]構建了三環稠合的吡喃酮并吡咯骨架(見圖5).該合成策略通過卡賓催化下溴代烯醛和亞胺之間的串聯反應，選擇性地合成了色烯并[4,3-b]吡咯衍生物.其優點是選擇性高，缺點是底物范圍有限制.

圖5 構建三環稠合的吡喃酮并吡咯骨架

Shang 等[16]構建了五環和六環稠合吡喃酮并吡咯骨架(見圖6).該反應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，通過碘促進一鍋串聯氧化環化過程，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 構建五環和六環稠合的吡喃酮并吡咯骨架

2 構建呋喃并吡啶骨架

Yan 等[17]構建了雙環稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架(見圖7).該合成路徑是一種新的碘介導烯胺酮氧化串聯環化反應，通過連續的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.該反應的優點是催化劑廉價，缺點是部分產物的產率不理想.

圖7 構建雙環稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架

Yu 等[18]構建了三環稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架(見圖8).該策略通過鄰氨基芳基連接的亞烷基環丙烷的熱誘導開環和環化反應，以高收率獲得呋喃并喹啉衍生物.其優點是底物范圍較廣、操作簡單，缺點是原料不易制得，可以嘗試精簡原料的制備步驟.

圖8 構建三環稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架

Huang 等[19]構建了呋喃并[3,2-c]吡啶骨架(見圖9).該方案以乙酸銨作為氮源，以1-?；?1-[(二甲基氨基)鏈烯酰基]環丙烷作為1,5-雙親電試劑，通過[5+1]環加成反應，合成了呋喃并[3,2-c]吡啶.其優點是反應成本低，缺點是產率普遍不高，可以嘗試提高反應溫度.

圖9 構建呋喃并[3,2-c]吡啶骨架

Huang 等[20]構建了呋喃并[3,2-c]吡啶酮骨架(見圖10).該路徑從1-氨基甲酰基-1-二甲基氨基鏈烯?；h丙烷出發，通過串聯甲酰化、分子內環化、擴環過程，合成了呋喃并[3,2-c]吡啶酮衍生物.該反應的優點是產率均在70%以上，缺點是制備原料的步驟繁瑣，可以嘗試選用其他類型的烯?；h丙烷衍生物.

圖10 構建呋喃并[3,2-c]吡啶酮骨架

3 結論

本文綜述了近年來無金屬條件下兩組分雙環化反應在構建吡喃并吡咯和呋喃并吡啶骨架中的應用，豐富了N,O-雜環化合物庫.這些反應具備無需金屬催化、產率優良、底物范圍廣等諸多優點，但其原料不易制得、后處理不便、原料異味重等缺點也不容忽視.探尋新的五元并六元N,O-雜環構建方法需要吸收已有文獻的優點，盡可能避其不足.在無金屬條件下，應遵循原料易得、溶劑綠色、溫度適宜的原則，同時追求產率優良、底物范圍廣、結構新穎、操作簡單、成本低廉的有機合成反應目標.