铜盐催化氨基炔烃串联反应构建氮杂环的温度选择性调控及亚胺离子晶体结构解析

本研究通过铜盐催化氨基炔烃的串联反应，实现了温度依赖的产物选择性调控，成功构建了螺环二吡咯喹啉(2)和均偶联单吡咯喹啉(4)两类氮杂环化合物，并首次解析了关键中间体亚胺离子的X射线晶体结构。印度理工学院Kharagpur分校的研究团队通过系统研究反应机理，揭示了温度对Povarov型反应路径的调控作用，为复杂氮杂环的高效合成提供了新策略。

　　

在有机合成化学领域，氮杂环化合物的高效构建一直是研究热点。这类结构广泛存在于药物分子和功能材料中，但传统合成方法往往面临步骤冗长、选择性差等挑战。特别是对于具有螺环或稠环体系的氮杂环，如何通过简洁的催化体系实现精准控制成为亟待解决的难题。氨基炔烃作为多官能团砌块，虽在理论上可通过串联反应"一锅法"构建复杂骨架，但反应路径的精确调控仍缺乏系统性研究。

印度理工学院Kharagpur分校（Indian Institute of Technology, Kharagpur）的Poulami Dutta团队在《The Journal of Organic Chemistry》发表的研究中，创新性地利用铜盐催化氨基炔烃的串联反应，通过精确控制温度实现了产物选择性的可编程化调控。研究人员采用X射线晶体衍射(XRD)确定关键中间体结构，结合同位素标记和转化实验，系统阐明了反应机理。

研究首先发现1,4-氨基炔烃在50-75°C下主要发生分子内氢胺化-Povarov型串联反应，以61-91%的收率获得螺环二吡咯喹啉(2)。当温度升至110-135°C时，反应路径转向生成均偶联单吡咯喹啉(4)(24-86%)，同时2作为副产物少量存在。对于末端1,3-氨基炔烃，在甲醇溶剂中110°C反应时，以48%收率获得八氢-二吡咯喹啉的非对映异构体晶体。值得注意的是，长链1,5-氨基炔烃却意外生成甲基酮产物而非预期的喹啉衍生物。

通过X射线单晶衍射，研究人员首次捕获并解析了串联反应初期产生的亚胺离子中间体结构。机理研究表明，该亚胺离子可与氨基炔烃进一步反应，且氘代实验证实2可通过可逆过程转化为4。这些发现共同支持了温度依赖的反应路径切换机制：低温有利于分子内环化形成螺环结构，高温则促进亚胺离子的裂解重组生成线性稠环产物。

该研究的意义在于：首次建立了铜催化氨基炔烃串联反应的温度选择性控制模型；开发了从简单前体"一锅法"构建两类重要氮杂环的通用策略；通过晶体学手段确证了关键亚胺离子中间体的存在，为理解Povarov型反应的机理提供了直接证据。这些发现不仅丰富了杂环合成方法学，也为药物活性分子的高效制备提供了新思路。