2-取代-1,3,4-噁二唑的合成及其在氰基化反应中的应用研究(2)
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
1 绪论
通过大量的研究发现，在化合物中引入杂环，不仅可以提高生物活性，而且可以改变其选择性。而含氮杂环中的噁二唑类化合物，因其具有独特的生物活性和光学活性，成为了近年来人们研究的热点。噁二唑是含有一个氧原子和两个氮原子的五元芳香环，它有四种异构体，分别为1,2,3-噁二唑（不稳定）、1,2,4-噁二唑，1,2,5-噁二唑和1,3,4-噁二唑（图1-1）。
图1-1 四种噁二唑异构体的结构
噁二唑环可以看做是呋喃环中的两个—CH=基团分别被两个—N=替代，所以与呋喃环相比，它的芳香性减弱，抑制了共轭二烯所具有的特性，并且由于环上两个氮原子的诱导效应，使得噁二唑环具有弱碱性。因为噁二唑环的C原子上电子密度相对较弱，所以在C原子上进行亲电取代是十分困难的，如果噁二唑环被供电基取代，则亲电试剂的进攻将发生在N原子上;在噁二唑环上进行亲核取代是非常困难的，然而，卤素取代的噁二唑环可以通过亲核试剂取代卤素使得亲核取代得以发生[1]。
1.1 1,3,4-噁二唑化合物
虽然1,3,4-噁二唑早在八十年前就为人所知，但近年来因其具有独特的生物活性和光学活性才被广泛研究。将1,3,4-噁二唑环引入不同的化合物结构中，通过结构修饰能生成一系列具有广谱生物活性的化合物及电致发光材料。该类化合物在农药、医药、材料等领域有着广泛的应用价值。与此同时，1,3,4-噁二唑的开环反应在许多领域同样具有重要的研究价值，因为1,3,4-噁二唑开环后可以形成一些脂肪族含氮化合物以及形成不同的杂环[2]。
(1) 在医药领域的应用
研究者发现1,3,4-噁二唑类化合物具有抑菌、消炎、抗癌等活性，通过向化合物中引入1,3,4-噁二唑环，并且根据需要进行结构修饰，可以得到各类具有生物活性的药物，这些药物往往具有疗效高、用量小、副作用小的特点。如抗HIV药雷特格韦1、钾通道开放剂2和抗癌药3（图1-2）。
图1-2 具有生物活性的1,3,4-噁二唑衍生物
(2) 在农药领域的应用
在当代农药的发展过程中，杀菌剂逐渐成为了一个不可取代的部分。杀菌剂是用于防治由各种病原微生物引起的植物病害的一类农药，一般指杀真菌剂。而1,3,4-噁二唑类化合物具有强大的杀菌功能，所以被广泛地应用于农药领域，使农药朝着高效、绿色、安全的方向发展[3]。
(3) 在材料领域的应用
含1,3,4-噁二唑环系的化合物作为一种新型的电致发光材料，近年来引起了人们广泛的关注。由于这类化合物具有较强的电子亲和势，因而以电子为主要载流子，主要发出蓝光或紫光, 弥补了蓝、紫光材料较缺乏的现状[4]。
1.2 2-取代-1,3,4-噁二唑化合物
基于1,3,4-噁二唑类化合物具有重要的潜在药物活性和光学活性，因此许多1,3,4-噁二唑类化合物都是重要的有机合成中间体。其中2-取代-1,3,4-噁二唑由于5位的碳的电子密度相对较低，因此5位的C-H键易于活化，在过渡金属如钯、铜和铑或者其他催化剂的作用下容易发生C-H活化官能团化反应。
1.2.1 2-取代-1,3,4-噁二唑化合物在有机合成中的应用
(1) 2-取代-1,3,4-噁二唑C-H活化芳基化反应
Hachiya等人报道了镍催化以空气作为氧化剂的2-芳基-1,3,4-噁二唑和芳基硼酸的氧化偶联反应[5]，研究发现空气中氧气可以有效地促进反应的进行。游劲松教授报道了钯催化的2-苯基-1,3,4-噁二唑和芳基亚磺酸钠或者芳基亚磺酰肼的偶联反应[6,7]，该反应对于空气并不敏感，但反应条件较为苛刻且反应产率较低。Bolm等人报道了铜催化2-芳基-1,3,4-噁二唑与多氟芳烃的交叉脱氢偶联反应[8]（图1-3）。游劲松教授课题组同样报道了铜催化2-芳基-1,3,4-噁二唑与苯并噻唑的交叉脱氢偶联反应[9]，该方法具有良好的选择性，可以有效地避免自偶联产物的生成。