范 威

（滁州城市职业学院 科研处，安徽 滁州 239000）

以氮杂环[1]、氧杂环[2]、氮氧杂环[3]为代表的杂环化合物，存在于众多天然产物和生物碱中，备受药物化学家关注。如图1所示，Glycosminine[4]、Pinguisone[5]、Berkeleyamide D[6]等活性分子的关键母核分别是氮杂环、氧杂环和氮氧杂环。对金属催化下合成杂环化合物的分子间双环化反应进行充分调研，将为探索新的杂环骨架构建方法奠定坚实基础。

图1 杂环活性分子

1 分子间双环化反应合成氮杂环化合物

2012年，Arigela R K等[7]描述了一种三氟甲磺酸镱催化的方案，通过连续的分子间Michael加成和分子内叠氮化物/炔烃的1,3-偶极环加成，高产率合成了[1, 2, 3]三唑并[1,5-a]吖庚因。该反应的缺点是选用的溶剂不是绿色溶剂（图2）。

图2 镱催化下合成氮杂环化合物

2019年，He M等[8]报道了铜催化下1，6-烯丙炔与重氮化合物之间的串联交叉偶联/[2 + 2]环加成反应，构建了苯并[b]环丁并[e]氮杂卓骨架。该反应催化剂廉价、温度适宜、溶剂环保（图3）。

图3 铜催化下合成氮杂环化合物

2020年，Hu Y等[9]用铑氮杂环化合物催化亚酰胺和苯并[c]异恶唑衍生物，通过C-H活化和环化反应，合成了苯并咪唑并[1, 2-a]喹啉。该反应产率优良，底物范围广（图4）。

图4 铑催化下合成氮杂环化合物

2 分子间双环化反应合成氧杂环化合物

2014年，Pan X等[10]报道了氯化钯催化下2-卤代芳基丙二烯与2-炔基苯酚合成萘并[2,3-c]吡喃的反应。该反应有极好的化学选择性、区域选择性和产率（图5）。

图5 氯化钯催化下合成氧杂化合物

2015年，Pan X等[11]用醋酸钯催化2-（2-溴亚苄基）环丁酮与2-炔基苯酚，合成了苯并[b]萘并[2,3-d]-环氧辛英-6-酮。该反应的产物结构新颖，但原料不易制得（图6）。

图6 醋酸钯催化下合成氧杂环化合物

2020年，Wang Y-J等[12]报道了1,3-二烯-8-炔与重氮甲酸酯在金催化下的分子间[4 + 2 + 1]反应，构建了七元并呋喃骨架。该反应机理涉及二烯炔的环异构化，环丙基金卡宾的捕获以及随后的二乙烯基环丙烷（DVCP）Cope重排等过程（图7）。

图7 金催化下合成氧杂环化合物

3 分子间双环化反应合成氮氧杂环化合物

2012年，Chao B等[13]开发了溴化亚铜促进的串联反应，通过3-氯代色酮和脒之间的化学选择性Michael加成、杂环化和分子内环化过程，合成了苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶。该反应需要10 h，有待进一步改进（图8）。

图8 铜催化下合成氮氧杂环化合物

2014年，Wang M等[14]报道了萘醌和炔烃之间的一锅法反应，通过铑催化的C-H活化和Csp3-H键的断裂，得到了苯并[4,5]色烯并[7,6-d]恶唑衍生物。反应需要在120℃条件下进行，如何降低反应温度值得探讨（图9）。

图9 铑催化下合成氮氧杂环化合物

2014年，Sheng J等[15]用银催化2-炔基苯甲肟和1-（（环亚丙基甲基）-2-炔基）-芳烃，以良好的收率合成了1-（（1,3-二氢异苯并呋喃-1-基）甲基）异喹啉。该反应的催化剂过于昂贵，不利于大量合成（图10）。

图10 银催化下合成氮氧杂环化合物

2020年，Yuan S等[16]报道了钯催化的无配体双环化反应，用邻炔基芳胺和邻羧基芳醛合成了3-（1'-吲哚基）-邻苯二甲酸酯。选用的溶剂甲苯属于致癌物质，反应时间为6 h，有进一步缩短的空间（图 11）。

图11 钯催化下合成氮氧杂环化合物

4 结论

通过金属催化下的分子间双环化反应合成了苯并环丁并氮杂卓、三唑并吖庚因、苯并咪唑并喹啉等氮杂环化合物，苯并萘并环氧辛英酮、萘并吡喃、七元并呋喃等氧杂环化合物，苯并呋喃并嘧啶、苯并色烯并恶唑、异喹啉等氮氧杂环化合物，极大地丰富了杂环化合物的种类。