DMP試劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用綜述

1、DMP試劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用綜述華海藥業(yè)研究生班學(xué)號(hào) 19100246 姓名高碘試劑在有機(jī)合成化學(xué)中的應(yīng)用，已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注，在眾多高碘試劑中,12-1-53-乙酸 基高碘酸鹽（DMP試劑）以其溫和的、選擇性的反應(yīng)特性，已經(jīng)在多類(lèi)有機(jī)合成反應(yīng)中獲得應(yīng) 用。同時(shí)，它還兼有低毒、易溶于多種溶劑及后處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)DMP試劑作為常用的高 碘試劑之一，之所以能溫和的、選擇性的參與眾多的化學(xué)反應(yīng)，主要得益于DMP試劑中元素 I（V）適中的氧化態(tài)，本文以DMP試劑參與不同類(lèi)型的化學(xué)反應(yīng)為劃分依據(jù)，重點(diǎn)闡述DM P試劑參與的6種化學(xué)反應(yīng)。1 DMP試劑化學(xué)選擇性氧化醇為相應(yīng)的羰基化合物DMP試劑經(jīng)一步反應(yīng)

2、氧化伯醇為醛，仲醇為酮這是DMP試劑最常參與的一類(lèi)氧化反應(yīng),已廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物和藥物的全合成中，因此, 其氧化工藝現(xiàn)在已頗為成熟,一般都能高產(chǎn)率的實(shí)現(xiàn)由醇到相應(yīng)羰基化合物的轉(zhuǎn)化。對(duì)具有 抗菌活性的天然產(chǎn)物Ambr uticin的全合成在合成子B的最后一步合成工藝中，以 DMP試劑為氧化劑，在室溫下即高產(chǎn)率的實(shí)現(xiàn)由醇到醛基的轉(zhuǎn)變。同樣，在生物性信息素的 對(duì)映選擇性全合成中，以DMP試劑為氧化劑，也實(shí)現(xiàn)了這種由醇到醛基的轉(zhuǎn)變，而且產(chǎn)率也 很高。最近，又報(bào)道了DMP試劑在天然產(chǎn)物9 KODE和13 KODE全合成中的應(yīng)用，以 DMP為氧化劑,不但氧化反應(yīng)產(chǎn)率高，而且氧化反應(yīng)中醇羥基鄰近雙鍵沒(méi)有發(fā)生

3、異構(gòu)化現(xiàn)象 大大簡(jiǎn)化了產(chǎn)物的分離、提純過(guò)程。最近，還陸續(xù)報(bào)道了DMP試劑在其他有機(jī)合成領(lǐng)域參與的氧化反應(yīng)一般都能溫和、選擇性 的氧化醇為相應(yīng)的羰基化合物，同時(shí)，分子結(jié)構(gòu)中的敏感官能團(tuán)（如雙鍵、三鍵等）對(duì)DMP試 劑參與的氧化反應(yīng)容忍度高,通常不發(fā)生重排或異構(gòu)化。DMP試劑參與的“氧化Wittig”同系化（一鍋煮）反應(yīng)許多伯醇經(jīng)DMP試劑氧化成醛后，若醛不太穩(wěn)定,無(wú)需分離就要直接進(jìn)行下一步反應(yīng)，通常 是生成的醛與Wittig試劑進(jìn)行Wittig反應(yīng)，以構(gòu)造雙鍵或進(jìn)行碳鏈延伸，因此, 由DMP試劑參與的“氧化Wittig”同系化（一鍋煮）反應(yīng)在有機(jī)合成中現(xiàn)在應(yīng)用較多。 化合物FR 900848和U

4、 106305是兩個(gè)具有抗菌活性的天然產(chǎn)物，在這兩個(gè)化合物的全合 成中,Barre tt等以2 丁炔1,4二醇為起始原料，經(jīng)DMP試劑氧化成醛后,直接再 與Wittig試劑進(jìn)行烯化作用，以進(jìn)行碳鏈延伸。經(jīng)DMP試劑氧化后生成的2 丁炔 1,4二醛不穩(wěn)定,若待氧化反應(yīng)完成后再加入Wittig試劑是得不到目標(biāo)產(chǎn)物的,因此實(shí) 驗(yàn)中2 丁炔1,4二醇和Wittig試劑是同時(shí)置于溶劑中，待DMP試劑加入其中后，即可 完成該一鍋煮反應(yīng)。值得一提的是，在2 丁炔1,4二醇和Wittig試劑的混合物中，加入 苯甲酸可以加快反應(yīng)速度和提高產(chǎn)物順?lè)礃?gòu)型的比例。同樣,在上述兩個(gè)天然產(chǎn)物的合成中 發(fā)現(xiàn)，若經(jīng)DMP試劑

5、氧化后生成的醛很穩(wěn)定，則可待氧化反應(yīng)進(jìn)行完成后，于混合溶液中加 入Wittig試劑以進(jìn)行Wittig反應(yīng)，而且發(fā)現(xiàn)乙酸/吡啶緩沖溶液體系也可以加 快反應(yīng)速度和提高產(chǎn)物順?lè)礃?gòu)型的比例。最近,Chandrasekhar等報(bào)道該同系化（一鍋煮）反應(yīng)在抗高血壓藥物（S,R,R, R） Nebiv olol全合成中的應(yīng)用,苯環(huán)側(cè)鏈上的伯醇經(jīng)DMP試劑氧化后，由于生成 的醛很穩(wěn)定,故可待反應(yīng)完成后,再加入Wittig試劑以構(gòu)造雙鍵。在該反應(yīng)中用苯甲酸 作催化劑可加速反應(yīng)和提高產(chǎn)物順?lè)礃?gòu)型的比例,而且該一鍋煮反應(yīng)產(chǎn)率也很高。由于“氧化Wittig”同系化（一鍋煮）反應(yīng)節(jié)省了一步分離操作，致使兩步反應(yīng)總產(chǎn)率較

6、 高，而且該反應(yīng)形成雙鍵時(shí)的順?lè)礃?gòu)型可立體控制。通常情況下，雙鍵順?lè)礃?gòu)型取決于Wit tig試劑的穩(wěn)定性，共軛穩(wěn)定的Wittig試劑與醛、酮等反應(yīng)，優(yōu)先生成反式烯烴，而不 穩(wěn)定的Wittig試劑則優(yōu)先生成順式烯烴,因此，“氧化Wittig”同系化（一鍋煮） 反應(yīng)被廣泛應(yīng)用于合成帶烯鍵的天然有機(jī)化合物。DMP試劑化學(xué)選擇性氧化N酰基羥基胺衍生物為?；鶃喯趸衔秕；鶃喯趸衔镒鳛镹 0雜親雙烯體,與共軛1,3二烯發(fā)生DielsAlder反應(yīng) 即可生成N?；?,6二氫1,2 二嗪衍生物，環(huán)加成產(chǎn)物作為一個(gè)高度官能化的起始原料 而廣泛應(yīng)用于含氮天然產(chǎn)物的全合成中。由于環(huán)加成產(chǎn)物高度的反應(yīng)活性,對(duì)其

7、合成的研究 近年來(lái)倍受關(guān)注。通常，?；鶃喯趸衔锸且訬?；u基胺衍生物為原料,以四（烷基）高碘 酸銨鹽為氧化劑來(lái)實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的，但這種合成方法存在分離、純化較復(fù)雜的缺點(diǎn)。后來(lái)M artin等采用的Swern氧化反應(yīng)成為在合成上較實(shí)際可行的一種方法。盡管用此法 實(shí)現(xiàn)了由N?；u基胺衍生物到酰基亞硝基化合物的轉(zhuǎn)變，但由于在選擇性氧化方面存在問(wèn) 題,致使?；鶃喯趸衔锏漠a(chǎn)率不高。由于近年來(lái)對(duì)DMP試劑參與化學(xué)反應(yīng)的研究活躍,Jenkins等嘗試以DMP試劑為 氧化劑來(lái)實(shí)現(xiàn)由N?；u基胺到酰基亞硝基化合物的轉(zhuǎn)變。結(jié)果用DMP試劑為氧化劑時(shí), 反應(yīng)在室溫下即可進(jìn)行,化學(xué)選擇性高,產(chǎn)物易于分離、純化,

8、克服了用四（烷基）高碘酸銨鹽氧 化和Swern氧化時(shí)的缺點(diǎn)，為重要有機(jī)中間體的合成在工藝上作了令人滿意的改進(jìn)。肟經(jīng)DMP試劑化學(xué)選擇性氧化為相應(yīng)的羰基化合物 由肟重新生成相應(yīng)的羰基化合物在有機(jī)合成中是一類(lèi)重要的有機(jī)反應(yīng),因?yàn)殡垦苌锿ǔＪ?用來(lái)提純、表征或鑒定羰基化合物的,同時(shí),肟也作為常用的保護(hù)羰基的方法而廣泛應(yīng)用于全 合成中。已有許多通過(guò)水解、還原、氧化反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)去肟的方法,其中氧化去肟方法,由于存 在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、過(guò)氧化作用導(dǎo)致產(chǎn)率過(guò)低等原因,效果并不理想。Chaudhari等以DMP試劑為氧化劑時(shí)，克服了用其他氧化劑時(shí)所帶來(lái)的缺點(diǎn)，特別 是該工藝在室溫下即可進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間短（約20min

9、）、化學(xué)選擇性高及后處理簡(jiǎn)單，因此受 到普遍關(guān)注。當(dāng)?shù)孜餅榉枷阃繒r(shí)，無(wú)論P(yáng)位是否有吸電基團(tuán)或供電基團(tuán)，均能在極短時(shí)間內(nèi) 完成去肟化反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜锸青徏谆h(huán)己酮肟時(shí)，經(jīng)DMP試劑氧化，卻未得到對(duì)應(yīng)的環(huán)己酮, 但這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻促使作者提出了這類(lèi)反應(yīng)的假設(shè)機(jī)理。該工藝的缺點(diǎn)是僅適用于酮肟的去 肟化反應(yīng),至于醛肟的去肟化反應(yīng),還沒(méi)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Chaudhari等的論文發(fā)表后不久,Bose等21 也相繼發(fā)表了關(guān)于肟轉(zhuǎn)化為相應(yīng) 的羰基化合物的新方法:將底物（酮肟、醛肟或甲苯磺酰腙等）與乙酸鈉一起加入溶劑CH2C l 2中,DMP試劑在23min內(nèi)加入到上述混合溶液中，室溫下在較短時(shí)間內(nèi)約（50mi n）即

10、可得到相應(yīng)的醛或酮。此法雖然用時(shí)稍長(zhǎng)但是卻克服了Chaudhari等方法的 不足,大大擴(kuò)大了底物范圍,可以是酮肟、醛肟或甲苯磺酰腙等,從而為此類(lèi)官能團(tuán)轉(zhuǎn)換在有機(jī) 合成中的應(yīng)用提供了更好的解決方案。DMP試劑化學(xué)選擇性脫環(huán)狀硫縮酮或硫縮醛保護(hù)基 縮酮或縮醛常在多步合成中用來(lái)保護(hù)羰基,由于其對(duì)親核試劑穩(wěn)定性好、易于制備和對(duì)還原 劑的穩(wěn)定性好而常應(yīng)用于天然產(chǎn)物的全合成中。環(huán)狀硫縮酮或硫縮醛作為羰基的保護(hù)基,在 復(fù)雜分子的合成中有著更廣泛的應(yīng)用,這主要基于硫縮酮或硫縮醛在酸性反應(yīng)條件下也特別 穩(wěn)定,但是至今對(duì)環(huán)狀硫縮酮或硫縮醛卻沒(méi)有一個(gè)溫和、通用的脫保護(hù)方法。傳統(tǒng)方法中,環(huán) 狀硫縮酮或硫縮醛主要是通過(guò)

11、氧化或Hg （II）鹽脫去，但是這些方法往往因分子結(jié)構(gòu)中存在 易被氧化或?qū)λ崦舾泄倌軋F(tuán)而伴隨著許多競(jìng)爭(zhēng)性副反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)率很低。st ork等報(bào)道 了一例用二（三氟乙酸基）碘代苯（BTI試劑）脫去1,3二噻烷的方法，用這種試劑處理環(huán)狀硫 縮酮或硫縮醛,可得到對(duì)應(yīng)的酮或醛,反應(yīng)用時(shí)短,產(chǎn)率較高。最近,Longiue等在天然產(chǎn)物L(fēng)eucascandrolideA的全合成中，發(fā)現(xiàn) 使用BTI試劑雖可以高效、快捷的脫去環(huán)狀硫縮酮保護(hù)基，但卻使分子中的硅烷保護(hù)基嚴(yán) 重失去，致使反應(yīng)完成后,副產(chǎn)物中有多種烯的異構(gòu)體，化學(xué)選擇性不高?；趯?duì)BTI試劑參 與環(huán)狀硫縮酮脫保護(hù)機(jī)理的認(rèn)識(shí),Longiue等預(yù)測(cè)，若以

12、DMP試劑作為脫保護(hù)試劑, 可能會(huì)以更溫和的方式脫去保護(hù)基，因而把DMP試劑應(yīng)用于天然產(chǎn)物L(fēng)eucascan drolideA的脫保護(hù)中。結(jié)果不但高效、快捷的實(shí)現(xiàn)了環(huán)狀硫縮酮的脫保護(hù)，而且D MP試劑在脫保護(hù)反應(yīng)中，化學(xué)選擇性高，對(duì)硅烷保護(hù)基沒(méi)有任何影響。同時(shí)，若底物分子中存 在其他敏感官能團(tuán)時(shí)，這些官能團(tuán)對(duì)DMP試劑也有很高的容忍度，從而開(kāi)發(fā)了一類(lèi)脫環(huán)狀硫 縮酮或硫縮醛的新反應(yīng)。鑒于上述優(yōu)點(diǎn),該脫保護(hù)方法在復(fù)雜有機(jī)分子的全合成中會(huì)有更廣 闊的應(yīng)用前景。DMP試劑化學(xué)選擇性氧化醛為酰基疊氮化合物 ?；B氮化合物是有機(jī)合成中的一類(lèi)重要中間體,常被用來(lái)制備酰胺或雜環(huán)化合物。?；B 氮化合物通常由相

13、應(yīng)的羧酸衍生物酰氯或酰肼來(lái)制備,大多數(shù)合成工藝為由羧酸轉(zhuǎn)化為相應(yīng) 的酰氯或酸酐,然后再與疊氮化合物反應(yīng)得到酰基疊氮化合物。直接由羧酸轉(zhuǎn)化為?；B氮 化合物,至今還沒(méi)有很好的方法。鑒于此,由醛來(lái)制備酰基疊氮化合物的方法也就成為一個(gè)研 究熱點(diǎn)。最近,Bose等報(bào)道了一例由DMP試劑引發(fā)的，新型、有效且實(shí)際可行的合成技術(shù),實(shí)現(xiàn)了 經(jīng)一步反應(yīng)從醛到相應(yīng)的疊氮化合物的轉(zhuǎn)變，只需將醛、DMP試劑和疊氮化鈉置于溶劑C H2C1 2中即可實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)條件溫和（在0C下即可反應(yīng)），而且生成的?；B氮化合物在分離 時(shí)沒(méi)有重排為芳香異腈酸酯。同時(shí)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)?shù)孜餅榉枷闳r(shí),反應(yīng)底物的取代基效應(yīng)比較 明顯。當(dāng)苯環(huán)的P位

14、有吸電基團(tuán)或供電基團(tuán)時(shí)，有供電基團(tuán)的芳香醛生成酰基疊氮化合物的 產(chǎn)率要比有吸電基團(tuán)的芳香醛的高。當(dāng)?shù)孜餅橹咀迦r(shí),反應(yīng)溫度低于0C時(shí)也能高產(chǎn)率的 生成相應(yīng)的酰基疊氮化合物, 沒(méi)有重排反應(yīng)發(fā)生。由于該合成工藝用時(shí)短、后處理簡(jiǎn)單、產(chǎn) 率高以及相對(duì)溫和的反應(yīng)條件,在有機(jī)合成化學(xué)領(lǐng)域?qū)?huì)引起更廣泛的興趣。DMP試劑區(qū)域選擇性氧化芳香族衍生物 當(dāng)代化學(xué)研究的熱點(diǎn),即使化學(xué)反應(yīng)具有高度的化學(xué)選擇性、區(qū)域選擇性和立體選擇性,以提 高反應(yīng)產(chǎn)率;使化學(xué)反應(yīng)具有“零排放”的特點(diǎn)，以提高化學(xué)反應(yīng)的“原子經(jīng)濟(jì)性”在由DM P試劑參與的區(qū)域選擇性氧化反應(yīng)中，也出現(xiàn)了許多卓有成效的研究成果。醌可以發(fā)生一 系列的化學(xué)反應(yīng)

15、，如。醌可被還原為鄰苯二酚，同時(shí)由于。醌具有高度反應(yīng)活性的8n電子體 系,使它具有兩個(gè)4n電子單元以作為DielsAlder反應(yīng)的雙烯體。這么多的反應(yīng)多 樣性,預(yù)示了不對(duì)稱(chēng)。醌必將在有機(jī)合成領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，但是迄今為止,由酚直接區(qū)域 選擇性氧化為o醌的例子很少Lu。等以不同取代基的苯酚為底物，經(jīng)DMP試劑氧化后 可區(qū)域選擇性氧化為o醌,而且當(dāng)?shù)孜锸?萘酚或2萘酚時(shí)也可以被氧化為1,2萘醌，產(chǎn)率 較P位取代的苯酚氧化后的產(chǎn)率高。值得注意的是Nicolau小組最近取得的一些研究成果2932，他們?cè)诤铣删哂邢?作用的天然產(chǎn)物epoxyquinomycinB和BE 10988時(shí)，在用DMP試劑氧

16、化 p、m和。位取代的N （某）酰苯胺時(shí)發(fā)現(xiàn)，若底物是p位取代的N （某）酰苯胺，底物可被氧化 為P醌;若底物是m位取代的N （某）酰苯胺時(shí),產(chǎn)物復(fù)雜且產(chǎn)物分離時(shí)極易分解，無(wú)太大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值;其中:R1=H,E t,t Bu,Ph,OMe,F,Cl ,Br, I ,N0 2; R2=Me,Ph ,t Bu, iPr 若底物是。位取代的N (某)酰苯胺時(shí)，底物只能被氧化為o氮雜醌。氮雜醌具有很高的反 應(yīng)活性，它可以與帶有供電基團(tuán)的烯烴發(fā)生DielsAlder反應(yīng)形成雜環(huán)化合物若在 環(huán)上進(jìn)一步修飾，即可產(chǎn)生多種多樣的雜環(huán)衍生物。以上這兩種新反應(yīng)為epoxyqui nomycinB和BE 10988及其類(lèi)似物的全合成提供了一種全新的合成策略縮短了合 成路線,可使全合成總收率大幅度提高。同樣，該小組在合成天然產(chǎn)物phomoidridesA和phomoidridesB 時(shí)，發(fā)現(xiàn)了以DMP試劑引發(fā)的另外一類(lèi)關(guān)環(huán)反應(yīng),Y Q不飽和酰胺與DMP試劑在溶劑苯 中回流,即可生成一類(lèi)多環(huán)雜環(huán)化合物,從而也為具有這種多環(huán)結(jié)構(gòu)化合物的合成開(kāi)辟了一種 新的合成途徑?？紤]到這3類(lèi)由DMP試劑引發(fā)的反應(yīng)對(duì)構(gòu)建新雜環(huán)分子骨架的重要性N icolau等也提出了由DMP試劑引發(fā)的這3類(lèi)反