综述:钯催化交叉偶联与无过渡金属C–H活化在吲唑及氮杂吲唑功能化中的应用进展——八年研究更新

【字体: 时间:2025年09月06日 来源:Tetrahedron 2.2

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  (编辑推荐)本综述系统总结了近八年吲唑及氮杂吲唑功能化领域的最新进展,涵盖卤化反应、钯催化交叉偶联(如Suzuki/Heck反应)及无过渡金属C–H活化策略,强调其在药物设计(如Pazopanib、Axitinib)和功能材料开发中的关键作用,为绿色合成(原子经济性、区域选择性)提供前瞻性指导。

  

卤化反应

吲唑及氮杂吲唑的卤化(碘化/溴化)是构建生物活性分子的关键步骤。卤素取代基可激活分子骨架,为后续Suzuki偶联等反应提供位点。例如,5-溴吲唑作为Pazopanib(抗肿瘤药)合成中间体,其区域选择性卤化通过NBS(N-溴代琥珀酰亚胺)实现,C3位点因电子云密度差异更易被修饰。

交叉偶联反应

钯催化策略主导了该领域:Suzuki偶联通过卤代吲唑与硼酸酯反应构建C(sp2)-C(sp2)键,而Buchwald-Hartwig胺化则引入氮官能团。值得注意的是,4-氮杂吲唑与芳基硼酸的偶联需添加CuI助催化剂以提高收率(达92%),此方法被用于Pan-Pim抑制剂GNE-955的合成。

直接芳基化反应

无预活化C–H键芳基化是近年突破。Pd(OAc)2/Ag2CO3体系催化吲唑C3位与芳基碘化物直接偶联,避免金属试剂的使用,原子经济性显著提升。但吡啶环氮原子的配位作用可能导致副反应,需加入PivOH(新戊酸)调控选择性。

氧化烯基化与芳基化

在Cu(OAc)2氧化剂存在下,吲唑与苯乙烯通过自由基机制形成C=C键,该反应被应用于抗炎药Bendazac衍生物的制备。而电化学氧化策略(铂电极,0.5 V)进一步减少金属残留,符合绿色化学趋势。

无金属策略

光催化吲唑C3位芳基化采用 eosin Y(四溴荧光素)为光敏剂,蓝光照射下与重氮盐反应,产率达85%。此外,有机超强碱(如MTBD)促进的脱质子化-亲核取代路径,为合成抗焦虑药Tracazolate类似物提供新思路。

结论与展望

未来研究需优化反应条件(如电催化、生物酶催化),并探索吲唑功能化在靶向递送(如EGFR抑制剂)和光电材料中的应用。过渡金属残留问题仍待解决,而机器学习辅助的催化剂设计或成突破点。

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