简介

众所周知，1,3,4-噁二唑（1,3,4-Oxadiazoles）是一类重要的杂环化合物，也是药物分子以及有机合成中常见的杂环砌块。[1] 1,3,4-噁二唑杂环是呋喃的衍生物，其中两个亚甲基被两个氮原子取代。用两个氮原子取代这两个亚甲基会降低环的芳香性，市得到的噁二唑环表现出共轭二烯的性质。另一个杂原子由于诱导作用对噁二唑形成弱碱。在亲核取代反应中，氢原子被亲核试剂取代。

合成

1,3,4-噁二唑的常用合成路线包括酸肼（或肼）与酰氯/羧酸的反应，以及使用各种脱水剂如三氯氧化磷、亚硫酰氯、五氧化二磷、三氟甲酸酐、多磷酸直接环化二酰基肼，以及酸与（N-异氰氨基）三苯基磷烷的直接反应。

应用

药物化学

许多1,3,4-噁二唑衍生物因其良好的生物和药理活性[2]广泛地存在于药物分子中，例如抗癌活性[3]、各种酶抑制剂[4]、除草剂[5]、抗真菌活性[6]等。已经上市的艾滋病抗病毒药物雷特格韦（Raltegravir）1，对 HIV 整合酶催化的链转移过程具有强效抑制作用，以最大限度地提高它们作为 HIV 整合酶抑制剂对野生型病毒和一些突变体的抑制作用，并优化其在临床前物种中的选择性、药代动力学和代谢特征。[7] Zibotentan 2 是一种特异性 ETA 受体拮抗剂，目前正处于治疗激素耐药前列腺癌（HRPC）的临床开发阶段。[8] 以及已上市的除草剂Methoxydiazone 3（图1）的化学结构中都具有1,3,4-噁二唑的结构单元，这很好地说明了1,3,4-噁二唑杂环在药物研发和农业化学中的应用潜力。

材料化学

除此之外，1,3,4-噁二唑也被广泛用于制造新型材料。例如，基于1,3,4-噁二唑结构的耐热聚合物[9]，采用四唑路线或Suzuki偶联反应制备的9,9-二辛基芴和噁二唑的交替共聚物，可用作电子传输和蓝光发射聚合物（例如图1中的聚合物4）[10]，由1,3,4-噁二唑重复单元组成树枝状聚合物[11]，高效激光染料[12]和金属液晶[13]。

图1. 基于1,3,4-噁二唑结构的生物活性化合物和材料的实例

有机化学

1,3,4-噁二唑早已广泛应用于有机化学合成之中，用于生成与亲电官能团反应的高活性卡宾中间体[14]。2,5-二氢-1,3,4-噁二唑由于其易于制备且相当稳定，还是双（杂原子）烯碳的热原来源，因此在有机合成中发挥着重要作用。此类烯碳化合物会与各种亲电官能团发生反应，通常会导致初始产物发生重排。这些产物可用作其他合成目标的起始原料，同时其热分解的副产品主要是N2和酮，因此从反应中分离产物相对比较简单。1,3,4-噁二唑的另一个有前途的合成应用是它们的分子内[4+2]/[3+2]交叉环加成反应[15]。

图2. 1,3,4-噁二唑参与分子间反应级联的实例

参考文献 

1. J. Suwiński, J.; Szczepankiewicz, W. in Comprehensive Heterocyclic Chemistry, 3rd edition, eds. A.R. Katritzky, C.A. Ramsden, E.F.V. Scriven, and R. J.K. Taylor, Pergamon, Oxford, 2008. Vol. 5, p. 398.

2. Yogesh, M.; Senthilkumar, G. P. World J. Pharmaceut. Res. 2019, 8, 1406-1428.

3. Glomb, T.; Szymankiewicz, K.; Swiatek, P. Molecules 2018, 23, 3361/1-3361/16. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c01586

4. Bostr?m, J.; Hogner, A.; Llinàs, Wellner, E.; Plowright, A.T. J. Med. Chem. 2012, 55, 1817. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2015.11.046

5. Das, A.C.; Debnath, A.; Mukherjee, D. Chemosphere 2003, 53, 217. https://doi.org/10.1016/s0045-6535(03)00440-5

6. Zou, X.-J.; Lai, L.-H.; Jin, G.-Y.; Zhang, Z.-X. J. Agric. Food Chem. 2002, 50, 3757. https://doi.org/10.1107/S241431462200342X

7. Summa, V.; Petrocchi, A.; Bonelli, F.; Crescenzi, B.; Donghi, M. et al. J. Med. Chem. 2008, 51, 5843. https://doi.org/10.1021/jm800245z

8. James, N. D.; Growcott, J. W. Drugs Future 2009, 34, 624.

9. Hill, J. in Comprehensive Heterocyclic Chemistry, 2nd edition, eds. A. R. Katritzky, C. W. Rees, and E. F. V. Scriven, Pergamon, Oxford, 1996, vol. 4, p. 268.

10. Ding, J.; Day, M.; Robertson, G.; Roovers, J. Macromolecules 2002, 35, 3474. https://doi.org/10.1021/ma011093n

11. Verheyde, B.; Dehaen, W. J. Org. Chem. 2001, 66, 4062. https://doi.org/10.1002/pola.21333

12. Nijegorodov, N.; Mabbs, R. Spectrochim. Acta, Part A, 2002, 58, 349. https://doi.org/10.1016/s1386-1425(01)00544-3

13.Wen, C.-R.; Wang, Y.-J.; Wang, H.-C.; Sheu, H.-S.; Lee, G.-H.; Lai, C.K. Chem. Mater. 2005, 17, 1646.

14. Warkentin, J.; Acc. Chem. Res. 2009, 42, 205. https://doi.org/10.1021/ar800072h

15. Elliott, G.I.; Fuchs, J.R.; Blagg, B.S.J.; Ishikawa, H.; Tao, H.; Yuan, Z.-Q.; Boger, D.L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10589. https://doi.org/10.1021/ja0612549

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