噁唑化合物的合成研究进展

    兰海洋

    摘 要 噁唑是一类重要的含氮和氧的芳香杂环化合物，广泛的存在于自然界和各种药物分子中，并表现出了优异的生物活性。因此，对噁唑化合物的合成研究具有重要的意义。根据合成原料的不同，本文综述了噁唑化合物的合成研究进展，希望能为研究者提供借鉴和参考。

    关键词 噁唑 衍生物 合成 化合物

    中图分类号：O626.24 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2020）02-0026-02

    噁唑又名氮代呋喃，是一種性质非常稳定的含氧氮唑类杂环化合物，具有有疏水的作用、易形成氢键、能够与金属离子发生配位、静电作用[1-2]等，因此在化学、物理、医药、农药、材料科学等多种领域表现出广泛的应用价值[3]。

    噁唑类化合物作为一种芳香杂环化合物，其合成的方法较多，包括环化反应（酰胺与炔基、腈、羰基、卤代烯），关环反应（酰胺与羰基类、肟类）以及酮类经微波辐射和偶极环加成的反应。本文主要根据反应原料不同来综述噁唑的合成方法。

    1 以酰胺为原料合成

    酰胺类化合物制备非常简便，它能够与炔、腈、羰基和卤代烯烃发生化学反应生成噁唑类化合物。

    1.1 酰胺与炔基的环化反应

    炔基化合物在一些条件下与酰胺发生环化反应合成噁唑类化合物。张建庭等人[4]研究发现，在对甲苯磺酸单水合物双官能团催化作用下酰胺与炔醇化合物发生化学反应，反应过程中，酰胺先脱水生成α-炔基酰胺，然后发生异构化反应得到α-酮酰胺，最后发生亲核取代反应导致分子内环化，得到的2，4，5-三取代噁唑的产率在90%左右，这种方法在合成三取代噁唑环中非常有效且实用。反应式如图1所示：

    1.2 酰胺与腈的环化反应

    腈从结构来看，就是一个氢氰酸上的一个氢原子被烃基所取代了的化合物，可以与含有羰基的化合物进行缩合反应，利用这一点与酰胺类化合物发生缩合反应，达到合成噁唑环的目的。Zhang等人[5]提出一种噁唑化合物的合成方法，在催化剂Me2ClAl作用下腈与酰胺化合物发生了亲核取代反应，最终缩合合成噁唑类化合物，这个反应中噁唑类化合物的产率能够达到80%左右，除此之外酰胺化合物经过与Et2ClCN的化学反应还得到噁唑化合物，生产出的化合物产率70%左右。反应式如图2所示：

    1.3 酰胺与羰基的环化反应

    羰基化合物是保留羰基的结构，它是由双键连接碳、氧原子的有机官能团，可与酰胺发生反应生成噁唑环。Xu等人[6]以甲酰胺与α-酮酯进行反应，在室温环境下，以CuBr做为催化剂，发生环化反应生成荧光化合物，是迅速合成噁唑类化合物的好方法。

    1.4 酰胺与卤代烯的环化反应

    卤代烯是氢原子被卤素原子取代烯烃。卤原子的反应活性也和碳碳双键的位置有较大关系。酰胺与卤代烯反应的反应机理为，卤素原子能与酰胺烯醇结构的羟基氢结合，形成一个卤化氢分子，然后脱去，最终分子内环合生成噁唑化合物。

    Pills等人[7]发现，在芳硫醇和碳酸银的作用下，卤代烯和酰胺类化合物发生环化反应，最终缩合生成噁唑类化合物，这个反应的产率大约在65%左右。易于操控是这个反应的最大优点，反应的速率也较快。

    2 以羰基化合物为原料合成

    在合成噁唑环的化学反应中羰基类化合物的作用无可替代。主要涉及了羰基酯、酰卤的环化反应。

    2.1 羟基酯的环化反应

    羰基酯类化合物包括醛酯和酮酯类化合物，它们的结构中都含有碳碳双键，而且活性较强，使其可与异腈和乙酸铵缩合，获得氮唑类化合物，可以用来合成噁唑环。刘宝祥等[8]通过实验得出，反应以DBU做催化剂，在二氯甲烷化合物中乙醛酸乙酯与对甲基苯磺酰甲基异腈发生了亲核反应，得到5-噁唑甲酸乙酯是经过分子内环化缩合而成的，该化合物的产率达到了80%。反应式如图3所示：

    2.2 酰卤的环化反应

    酰基卤化物是一个强电子吸收基团，其中卤素原子具有强电子吸收效应，使羰基的亲电效应增强。它能与强电子给体异腈基环化合成噁唑类化合物。Kami 等[9]，在2-甲基丙酰氯与对氯甲基异腈的实验中，以2，6-二甲基吡啶做催化剂，得到2，5-二取代噁唑化合物，产率为73%。此方法在现代有机合成中经常应用。反应式如图4所示：

    3 以肟为原料合成

    肟的特殊结构，使其可以发生很多反应，比如与醛、腈可以发生缩合反应，还能合成一些杂环化合物。我们可以控制反应条件去合成噁唑化合物。Wu等人[10]在合成唑环时，在酸性条件下将酮肟类化合物与醛进行反应，从反应历程来看，发生亲核加成反应得到相应的中间体，之后在有锌情况下发生脱水反应，反应结束后发现噁唑荧光材料中间体生成，现被作为常用的合成噁唑类荧光材料的方法。反应式如图5所示：

    4 以其它杂环为原料合成

    葛正鸿等人[11]发现，通过用其他的杂环化合物也可用来制备噁唑环，如1，3-噁唑啉类化合物作为手性助剂中重要的一种，在不对称催化中被广泛使用，这种化合物在有BrCCl3/DBU的参与下，BrCCl3/DBU时作为氧化剂，将其氧化生成噁唑类化合物。

    综上所述，噁唑以其优异的生物活性，被广泛应用于医药、农药、材料科学等领域，因此噁唑化合物的合成研究具有重要的意义。本文根据合成原料的不同（酰胺、羰基化合物、肟、其他杂环），综述了噁唑的合成方法，希望能为研究者在后续噁唑合成研究时提供借鉴和参考。

    參考文献：

    [1] 张慧珍， 周成合， 耿蓉霞等.噁唑类化合物合成研究新进展[J]. 有机化学， 2011， 31（12）：1963-1976.

    [2] Strotman N A， Chobanian H R， Guo Y， et al. Highly regioselective palladium-catalyzed direct arylation of oxazole at C-2 or C-5 with aryl bromides， chlorides， and triflates[J]. Organic Letters， 2010， 12（16）： 3578-3581.

    [3] 贺红武，李美强，黄刚良.具有生物活性的噁唑衍生物的研究动态[J].农药，39（08）：4-7.

    [4] 张建庭，金宁人， 赵德明，等.4-（5-氨基-6-羟基-2-苯并噁唑基）苯甲酸盐的合成、性能及应用[J].化工学报， 2008， 59（10）：2680-2686.

    [5] Zhang J M， Boquerón P Y， Vors J P， et al. Cyclization of amides with nitriles [J]. Org Lett，2010，12（01）： 3942-3957.

    [6] Zhang L， Xu Q， Lu J， et al. ATRP of MMA initiated by 2-bromomethyl-4，5-diphenyloxazole at room temperature and study of fluorescent property[J]. European polymer journal， 2007， 43（06）： 2718-2724.

    [7] Pills S G， Prokopenko V M， Brovarets V S， et al. Cyclization of Amides with halogenated alkenes[J]. Gen Chem， 2010，08（03） ： 1179-1186.

    [8] 刘宝祥，张锁荣.麦田蔺草对精噁唑禾草灵的抗药性研究[J].江苏农业科学，2018， 22 （04）： 124-126.

    [9] Kami L E， Grimaud L， Schlitz A， et al. Synthesis of 2，5-disubstituted oxazole[J]. Tetrahedron Lett， 2009， 50（07）： 35-52.

    [10] Wu K， Chen Y， Lin Y， et al. Cycloaddition of nitrones with arynes generated from ben zobisoxadisilole or 2，3-naphtha oxadisilole[J]. Tetrahedron， 2010， 66（03）： 578-582.

    [11] 葛正鸿，杜小刚，李德江.3-N-乙酰基-2-芳基-5-苯基-1，3，4-噁唑啉类化合物的合成与表征[J]. 合成化学， 2005， 13（01）：49-52.