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1、精品名师归纳总结试剂在有机合成中的应用高碘试剂在有机合成化学中的应用, 已经引起了广泛的关注 , 在众多高碘试剂中,12-I-53-乙酸基高碘酸盐 试剂 以其温存的、选择性的反应特性 , 已经在多类有机合成反应中获得应用。 同时, 它仍兼有低毒、 易溶于多种溶剂及后处理简洁等优点。试剂作为常用的高碘试剂之一, 之所以能温存的、 选择性的参与众多的化学反应 , 主要得益于试剂中元素 适中的氧化态 , 本文以试剂参与不同类型的化学反应为划分依据, 重点阐述试剂参与的6 种化学反应。1 试剂化学选择性氧化醇为相应的羰基化合物1.1 试剂经一步反应氧化伯醇为醛, 仲醇为酮这是试剂最常参与的一类氧化反应
2、, 已广泛应用于自然产物和药物的全合成中, 因此, 其氧化工艺现在已颇为成熟 , 一般都能高产率的实现由醇到相应羰基化合物的转化。对具有抗菌活性的自然产物的全合成, 在合成子 的最终一步合成工艺中 , 以试剂为氧化剂 , 在室温下即高产率的实现由醇到醛基的转变。同样 , 在生物性信息素的对映选择性全合成中, 以试剂为氧化剂 , 也实现了这种由醇到醛基的转变 , 而且产率也很高。最近 , 又报道了试剂在自然产物 9 和 13 全合成中的应用, 以为氧化剂 , 不但氧化反应产率高 , 而且氧化反应中醇羟基邻近双键没有发生异构化现象, 大大简化了产物的分别、提纯过程。最近, 仍间续报道了试剂在其他有
3、机合成领域参与的氧化反应, 一般都能温存、选择性的氧化醇为相应的羰基化合物, 同时, 分子结构中的敏捷官能团 如双键、三键等 对试剂参与的氧化反应容忍度高, 通常不发生重排或异构化。1.2 试剂参与的“氧化”同系化 一锅煮 反应许多伯醇经试剂氧化成醛后, 如醛不太稳固 , 无需分别就要直接进行下一步反应, 通常是生成的醛与试剂进行反应, 以构造双键或进行碳链延长 , 因此, 由试剂参与的“氧化”同系化 一锅煮 反应在有机合成中现在应用较多。 化合物 900848 和 106305 是两个具有抗菌活性的自然产物 , 在这两个化合物的全合成中 , 等 7 以 2 丁炔 1,4二醇为起始原料 , 经
4、试剂氧化成醛后, 直接再与试剂进行烯化作用, 以进行碳链延长。经试剂氧化后生成的2 丁炔 1,4二醛不稳固 , 如待氧化反应完成后再加入试剂是得不到目标产物的, 因此试验中 2 丁炔1,4二醇和试剂是同时置于溶剂中, 待试剂加入其中后, 即可完可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结成该一锅煮反应。 值得一提的是 , 在 2 丁炔 1,4二醇和试剂的混合物中, 加入苯甲酸可以加快反应速度和提高产物顺反构型的比例。同样, 在上述两个自然产物的合成中发觉 , 如经试剂氧化后生成的醛很稳固, 就可待氧化反应进行完成后, 于混合溶液中加入试剂以进行反应, 而且发觉乙酸/ 吡啶缓冲溶液体系也可以
5、加快反应速度和提高产物顺反构型的比例。最近, 等报道该同系化 一锅煮 反应在抗高血压药物 , , , 全合成中的应用, 苯环侧链上的伯醇经 试剂氧化后 , 由于生成的醛很稳固 , 故可待反应完成后 , 再加入试剂以构造双键。在该反应中用苯甲酸作催化剂可加速反应和提高产物顺反构型的比例, 而且该一锅煮反应产率也很高。由于“氧化”同系化 一锅煮 反应节省了一步分别操作, 致使两步反应总产率较高 , 而且该反应形成双键时的顺反构型可立体把握。通常情形下, 双键顺反构型取决于试剂的稳固性, 共轭稳固的试剂与醛、 酮等反应, 优先生成反式烯烃 , 而不稳固的试剂就优先生成顺式烯烃, 因此, “氧化 ”同
6、系化 一锅煮 反应被广泛应用于合成带烯键的自然有机化合物。2 试剂化学选择性氧化酰基羟基胺衍生物为酰基亚硝基化合物酰基亚硝基化合物作为杂亲双烯体 , 与共轭 1,3 二烯发生 反应即可生成 酰基 3,6 二氢 1,2 二嗪衍生物 , 环加成产物作为一个高度官能化的起始原料而广泛应用于含氮自然产物的全合成中。由于环加成产物高度的反应活性 , 对其合成的争论近年来倍受关注。 通常, 酰基亚硝基化合物是以酰基羟基胺衍生物为原料 , 以四 烷基 高碘酸铵盐为氧化剂来实现这种转变的, 但这种合成方法存在分别、 纯化较复杂的缺点。 后来, 等接受的氧化反应成为在合成上较实际可行的一种方法。尽管用此法实现了
7、由酰基羟基胺衍生物到酰基亚硝基化合物的转变 , 但由于在选择性氧化方面存在问题, 致使酰基亚硝基化合物的产率不高。由于近年来对试剂参与化学反应的争论活跃, 等尝试以 试剂为氧化剂来实现由酰基羟基胺到酰基亚硝基化合物的转变。 结果用 试剂为氧化剂时 , 反应在室温下即可进行 , 化学选择性高 , 产物易于分别、纯化 , 克服了用四 烷基 高碘酸铵盐氧化和氧化时的缺点, 为重要有机中间体的合成在工艺上作了令人中意的改进。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 肟经试剂化学选择性氧化为相应的羰基化合物由肟重新生成相应的羰基化合物在有机合成中是一类重要的有机反应, 由于肟衍生物通常是用来提
8、纯、表征或鉴定羰基化合物的, 同时, 肟也作为常用的爱惜羰基的方法而广泛应用于全合成中。 已有许多通过水解、 仍原、 氧化反应来实现去肟的方法 , 其中氧化去肟方法 , 由于存在反应时间长、过氧化作用导致产率过低等缘由, 成效并不理想。等以试剂为氧化剂时, 克服了用其他氧化剂时所带来的缺点, 特别是该工艺在室温下即可进行 , 反应时间短 约 20 、化学选择性高及后处理简洁 , 因此受到普遍关注。 当底物为芳香酮肟时 , 无论 位是否有吸电基团或供电基团 , 均能在极短时间内完成去肟化反应。当底物是邻甲基环己酮肟时, 经 试剂氧化 , 却未得到对应的环己酮 , 但这一试验结果却促使作者提出了这
9、类反应的假设机理。该工艺的缺点是仅适用于酮肟的去肟化反应, 至于醛肟的去肟化反应 , 仍没有试验结果。等的论文发表后不久, 等 21 也相继发表了关于肟转化为相应的羰基化合物的新方法: 将底物 酮肟、醛肟或甲苯磺酰腙等 与乙酸钠一起加入溶剂 2 2 中, 试剂在 23内加入到上述混合溶液中 , 室温下在较短时间内约 50 即可得到相应的醛或酮。 此法虽然用时稍长 , 但是却克服了等方法的不足, 大大扩大了底物范畴 , 可以是酮肟、醛肟或甲苯磺酰腙等 , 从而为此类官能团转换在有机合成中的应用供应了更好的解决方案。4 试剂化学选择性脱环状硫缩酮或硫缩醛爱惜基可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名
10、师归纳总结缩酮或缩醛常在多步合成中用来爱惜羰基, 由于其对亲核试剂稳固性好、 易于制备和对仍原剂的稳固性好而常应用于自然产物的全合成中。环状硫缩酮或硫缩醛作为羰基的爱惜基 , 在复杂分子的合成中有着更广泛的应用, 这主要基于硫缩酮或硫缩醛在酸性反应条件下也特别稳固 , 但是至今对环状硫缩酮或硫缩醛却没有一个温存、通用的脱爱惜方法。传统方法中 , 环状硫缩酮或硫缩醛主要是通过氧化或 盐脱去, 但是这些方法往往因分子结构中存在易被氧化或对酸敏捷官能团而相伴着许多竞争性副反应 , 导致产率很低。等报道了一例用二 三氟乙酸基 碘代苯 试剂 脱去 1,3二噻烷的方法 , 用这种试剂处理环状硫缩酮或硫缩醛
11、, 可得到对应的酮或醛 , 反应用时短 , 产率较高。最近, 等在自然产物的全合成中, 发觉使用试剂虽可以高效、快捷的脱去环状硫缩酮爱惜基, 但却使分子中的硅烷爱惜基严肃失去 , 致使反应完成后 , 副产物中有多种烯的异构体 , 化学选择性不高。基于对试剂参与环状硫缩酮脱爱惜机理的熟识, 等推测, 如以试剂作为脱爱惜试剂, 可能会以更温存的方式脱去爱惜基, 因而把 试剂应用于自然产物的脱爱惜中。结果不但高效、快捷的实现了环状硫缩酮的脱爱惜, 而且试剂在脱爱惜反应中, 化学选择性高 , 对硅烷爱惜基没有任何影响。同时, 如底物分子中存在其他敏捷官能团时, 这些官能团对试剂也有很高的容忍度, 从而
12、开发了一类脱环状硫缩酮或硫缩醛的新反应。 鉴于上述优点 , 该脱爱惜方法在复杂有机分子的全合成中会有更宽敞的应用前景。5 试剂化学选择性氧化醛为酰基叠氮化合物酰基叠氮化合物是有机合成中的一类重要中间体, 常被用来制备酰胺或杂环化合物。酰基叠氮化合物通常由相应的羧酸衍生物酰氯或酰肼来制备, 大多数合成工艺为由羧酸转化为相应的酰氯或酸酐 , 然后再与叠氮化合物反应得到酰基叠氮化合物。直接由羧酸转化为酰基叠氮化合物 , 至今仍没有很好的方法。鉴于此, 由醛来制备酰基叠氮化合物的方法也就成为一个争论热点。最近, 等报道了一例由试剂引发的, 新型、有效且实际可行的合成技术, 实现了经一步反应从醛到相应的
13、叠氮化合物的转变, 只需将醛、试剂和叠氮化钠置于溶剂 2 2 中即可实现。反应条件温存 在 0下即可反应 , 而且生成的酰基叠氮化合物在分别时没有重排为芳香异腈酸酯。同时试验发觉 , 当底物为芳香醛时, 反应底物的取代基效应比较明显。 当苯环的位有吸电基团或供电基团时 , 有供电基团的芳香醛生成酰基叠氮化合物的产率要比有吸电基团的芳香醛的高。当底物为脂肪族醛时 , 反应温度低于 0时也能高产率的生成相应的酰基叠氮化合物,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结没有重排反应发生。由于该合成工艺用时短、后处理简洁、产率高以及相对温存的反应条件 , 在有机合成化学领域将会引起更广泛的爱好。6
14、 试剂区域选择性氧化芳香族衍生物当代化学争论的热点 , 即使化学反应具有高度的化学选择性、 区域选择性和立体选择性, 以提高反应产率。使化学反应具有“零排放”的特点, 以提高化学反应的“原子经济性”。在由试剂参与的区域选择性氧化反应中, 也显现了许多卓有成效的争论成果。 醌可以发生一系列的化学反应 , 如 醌可被仍原为邻苯二酚 , 同时由于 醌具有高度反应活性的 8 电子体系 , 使它具有两个 4 电子单元以作为 反应的双烯体。 这么多的反应多样性 , 预示了不对称 醌必将在有机合成领域具有广泛的应用 , 但是迄今为止 , 由酚直接区域选择性氧化为醌的例子很少。等以不同取代基的苯酚为底物, 经
15、试剂氧化后可区域选择性氧化为醌, 而且当底物是 1 萘酚或 2 萘酚时也可以被氧化为 1,2萘醌, 产率较 位取代的苯酚氧化后的产率高。值得留意的是小组最近取得的一些争论成果29 32, 他们在合成具有消炎作用的自然产物和10988时, 在用试剂氧化、 和 位取代的 某 酰苯胺时发觉 , 如底物是 位取代的 某 酰苯胺 , 底物可被氧化为醌。如底物是位取代的 某 酰苯胺时, 产物复杂且产物分别时极易分解 ,其中: 1= , , , , , , , , , 2。 2= , , , 无太大的实际应用价值。 如底物是位取代的 某 酰苯胺时 , 底物只能被氧化为 氮杂醌。 氮杂醌具有很高的反应活性 ,
16、 它可以与带有供电基团的烯烃发生 反应形成杂环化合物 , 如在环上进一步修饰 , 即可产生多种多样可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的杂环衍生物。以上这两种新反应为和 10988 及其类似物的全合成供应了一种全新的合成策略, 缩短了合成路线 , 可使全合成总收率大幅度提高。 同样, 该小组在合成自然产物和 时 , 发觉了以试剂引发的另外一类关环反应, , 不饱和酰胺与试剂在溶剂苯中回流, 即可生成一类多环杂环化合物 , 从而也为具有这种多环结构化合物的合成开创了一种新的合成途径。考虑到这3 类由 试剂引发的反应对构建新杂环分子骨架的重要性, 等也提出了由 试剂引发的这3 类反应的假设机理 , 为这 3 类反应的实际应用供应了理论依据。他们小组最近的论文 , 全面回忆了他们小组开发的这3 种新反应以及用这 3 种新反应在多种具有生理活性的自然产物及其类似物全合成中的应用, 均取得了较高的总收率。7 结论与展望在众多高碘试剂中 , 试剂作为一种新型的 氧化剂 , 参与的有机反应种类仍许多, 由于篇幅所限 , 只是重点综述了试剂参与的以上6 种反应类型。 试剂作为一种温存的、 选择性的有机氧化剂 , 必将在有机合成化学领域参与许多更为新颖、特异的化学反应类型 , 也必将为有机合成化学供应更高效、 快捷的合成策略。可编辑资料 - - - 欢迎下载