范 威

(滁州城市职业学院 科研处，安徽 滁州 239000)

N,O-杂环化合物[1]包括噁嗪[2]、氧氮杂环庚烷[3]、呋喃并[3,2-b]氮杂卓[4]等不同结构，存在于Metoxadiazone[5]，Efavirenz[6]，Quinocarcin[7]等活性分子中(见图1)，可用作选择性去甲肾上腺素再摄取抑制剂[8]、抗生素剂[9]、抗菌剂[10]等.吡喃并吡咯和呋喃并吡啶均属于五元并六元N,O-杂环化合物.双环化反应是构建N,O-杂环骨架的重要方法[11].针对无金属条件下两组分双环化反应在构建吡喃并吡咯和呋喃并吡啶骨架中的应用研究，可为探索绿色、高效、低廉的N,O-杂环骨架构建新法提供理论基础.

图1 含有N,O-杂环骨架的活性分子

1 构建吡喃并吡咯骨架

Zhu 等[12]构建了吡喃并[3,2-b]吡咯骨架.该合成路径在30 mol%的4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化下，通过邻氨基三氟苯乙酮衍生物与β'-乙酰氧基脲酸酯的[4+1]/[3+3]多米诺串联成环反应，合成了27 例吡喃并吲哚衍生物(见图2).其优点是温度适宜，缺点是部分产物的产率有待提高.

图2 构建吡喃并[3,2-b]吡咯骨架

Dai 等[13]构建了三环稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架(见图3).该反应属于膦催化的串联环化反应，可合成一系列具有3 个连续不对称中心的色烯并[4,3-b]吡咯衍生物.该合成方案的dr值＞20∶1，Z/E值＞25∶1.

图3 构建三环稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架

Yang等[14]构建了五环稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架(见图4).该新颖的串联曼尼希反应通过色胺与水杨醛之间氨基的形成，在-40 ℃条件下合成了稠合吲哚衍生物.其优点是溶剂绿色、廉价，缺点是需用到4 Å 分子筛且后处理不便，但可以尝试用其他的洗涤剂替换.

图4 构建五环稠合的吡喃并[4,3-b]吡咯骨架

Li 等[15]构建了三环稠合的吡喃酮并吡咯骨架(见图5).该合成策略通过卡宾催化下溴代烯醛和亚胺之间的串联反应，选择性地合成了色烯并[4,3-b]吡咯衍生物.其优点是选择性高，缺点是底物范围有限制.

图5 构建三环稠合的吡喃酮并吡咯骨架

Shang 等[16]构建了五环和六环稠合吡喃酮并吡咯骨架(见图6).该反应以邻乙酰苯氧基丙烯酸酯、四氢异喹啉或四氢吡啶并吲哚为原料，通过碘促进一锅串联氧化环化过程，合成了色酮稠合吡咯并[2,1-a]异喹啉和吲哚嗪并[8,7-b]吲哚.

图6 构建五环和六环稠合的吡喃酮并吡咯骨架

2 构建呋喃并吡啶骨架

Yan 等[17]构建了双环稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架(见图7).该合成路径是一种新的碘介导烯胺酮氧化串联环化反应，通过连续的C-C/C-N/C-O 键的形成，合成了多取代的呋喃并吡啶衍生物.该反应的优点是催化剂廉价，缺点是部分产物的产率不理想.

图7 构建双环稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架

Yu 等[18]构建了三环稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架(见图8).该策略通过邻氨基芳基连接的亚烷基环丙烷的热诱导开环和环化反应，以高收率获得呋喃并喹啉衍生物.其优点是底物范围较广、操作简单，缺点是原料不易制得，可以尝试精简原料的制备步骤.

图8 构建三环稠合的呋喃并[3,2-b]吡啶骨架

Huang 等[19]构建了呋喃并[3,2-c]吡啶骨架(见图9).该方案以乙酸铵作为氮源，以1-酰基-1-[(二甲基氨基)链烯酰基]环丙烷作为1,5-双亲电试剂，通过[5+1]环加成反应，合成了呋喃并[3,2-c]吡啶.其优点是反应成本低，缺点是产率普遍不高，可以尝试提高反应温度.

图9 构建呋喃并[3,2-c]吡啶骨架

Huang 等[20]构建了呋喃并[3,2-c]吡啶酮骨架(见图10).该路径从1-氨基甲酰基-1-二甲基氨基链烯酰基环丙烷出发，通过串联甲酰化、分子内环化、扩环过程，合成了呋喃并[3,2-c]吡啶酮衍生物.该反应的优点是产率均在70%以上，缺点是制备原料的步骤繁琐，可以尝试选用其他类型的烯酰基环丙烷衍生物.

图10 构建呋喃并[3,2-c]吡啶酮骨架

3 结论

本文综述了近年来无金属条件下两组分双环化反应在构建吡喃并吡咯和呋喃并吡啶骨架中的应用，丰富了N,O-杂环化合物库.这些反应具备无需金属催化、产率优良、底物范围广等诸多优点，但其原料不易制得、后处理不便、原料异味重等缺点也不容忽视.探寻新的五元并六元N,O-杂环构建方法需要吸收已有文献的优点，尽可能避其不足.在无金属条件下，应遵循原料易得、溶剂绿色、温度适宜的原则，同时追求产率优良、底物范围广、结构新颖、操作简单、成本低廉的有机合成反应目标.