DMP試劑在有機合成中應用技術綜述

1、1 / 1DMP試劑在有機合成中的應用綜述華海藥業(yè)研究生班學號19100246姓名高碘試劑在有機合成化學中的應用，己經(jīng)引起了廣泛的關注，在眾多高碘試劑 中，12-1-53-乙酸基高碘酸鹽（D M P試劑）以其溫和的、選擇性的反應待性，己經(jīng)在 多類有機合成反應屮獲得應用。 同時， 它還兼有低毒、 易溶于多種溶劑及后處理簡單 等優(yōu)點。DMP試劑作為常用的高碘試劑所以能溫利的、 選擇性的參與眾多 的化學反應主要得益于DMP試劑中元素I （V）適中的氧化態(tài)，本文以DMP試劑 參與不同類型的化學反應為劃分依據(jù)，重點闡述D M P試劑參與的6種化學反應。OAcJ /(Me0 DMP 試劑1 DMP試劑化學

2、選擇性氧化醇為相應的撥基化合物1.1DMP試劑經(jīng)一步反應氧化伯醇為醛，仲醇為酮這是D M P試劑最常參與的-類氧化反應，己廣泛應用于天然產(chǎn)物和藥物的全 合成中，因此，其氧化工藝現(xiàn)在己頗為成熟，般都能高產(chǎn)率的實現(xiàn)由醇到相應按基 化合物的轉(zhuǎn)化。對具有抗菌活性的天然產(chǎn)物Amb r u t i c i n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)率的實現(xiàn)由醇 到醛基的轉(zhuǎn)變。同樣，在生物性信息素的對映選擇性全合成中，以D M P試劑為氧化 劑，也實現(xiàn)了這種由醇到醛基的轉(zhuǎn)變，而且產(chǎn)率也很高。最近，又報道了D M P試劑在 天然產(chǎn)物9 KODE和13 KOD E全合成中

3、的應用，以DMP為氧化劑，不但氧化 反應產(chǎn)率高，而且氧化反應屮醇疑基鄰近雙鍵沒有發(fā)生異構化現(xiàn)彖，大大簡化了產(chǎn)物 的分離、提純過程。最近，還陸續(xù)報道了D MP試劑在其他有機合成領域參與的氧化反應，一般都能 溫和、選擇性的氧化醇為相應的按基化合物，同時，分子結構中的敏感官能團（如雙 鍵、三鍵等）對DMP試劑參與的氧化反應容忍度高,通常不發(fā)生重排或異構化。1.2DMP試劑參與的“氧化Wittig”同系化（一鍋煮）反應許多伯醇經(jīng)D M P試劑氧化成醛后,若醛不太穩(wěn)定，無需分離就要直接進行下 一步反應，通常是生成的醛與W i t t i g試劑進行W i t t i g反應，以構造雙鍵 或進行碳鏈延伸，

4、因此，由DMP試劑參與的“氧化Wittig”同系化（-鍋煮） 反應在有機合成中現(xiàn)在應用較多。化合物F R 900848和U 106305是兩個具有抗菌 活性的天然產(chǎn)物，在這兩個化合物的全合成屮，Barret t等7以2丁烘1,4二醇為起始原料，經(jīng)DMP試劑氧化成醛后，直接再與W i t t i g試劑進行烯化作 用，以進行碳鏈延伸。經(jīng)DMP試劑氧化后生成的2丁烘1,4二醛不穩(wěn)定,若待氧 化反應完成后再加入W i t t i g試劑是得不到目標產(chǎn)物的，因此實驗中2丁烘1,4二醇和W i t t i g試劑是同時置于溶劑中，待DMP試劑加入其中后，即可完1/1成該一鍋煮反應。值得-提的是，在2丁塊

5、1,4二醇和W i t t i g試劑的混合物 屮，加入苯甲酸可以加快反應速度和提高產(chǎn)物順反構型的比例。 同樣,在上述兩個天 然產(chǎn)物的合成中發(fā)現(xiàn)，若經(jīng)D M P試劑氧化后生成的醛很穩(wěn)定，則可待氧化反應進行 完成后，于混合溶液中加入W i t t i g試劑以進行W i t t i g反應，而且發(fā)現(xiàn)乙 酸/毗喘緩沖溶液體系也可以加快反應速度和提高產(chǎn)物順反構型的比例。最近，Cha ndrasekha r等報道該同系化（一鍋煮）反應在抗高血壓 藥物（S, R, R, R）N e b i v o 1 o 1全合成中的應用，苯環(huán)側(cè)鏈上的伯醇經(jīng)I） MP試劑氧化后，由于生成的醛很穩(wěn)定，故可待反應完成后，再

6、加入W i t t i g試 劑以構造雙鍵。在該反應中用苯甲酸作催化劑可加速反應和提高產(chǎn)物順反構型的比 例,而且該 i 鍋煮反應產(chǎn)率也很高。由于“氧化Wittig同系化（-鍋煮）反應節(jié)省了一步分離操作，致使 兩步反應總產(chǎn)率較高，而且該反應形成雙鍵時的順反構型可立體控制。通常情況下, 雙鍵順反構型取決于w i t t i g試劑的穩(wěn)定性，共轆穩(wěn)定的w i t t i g試劑與 醛、酮等反應，優(yōu)先生成反式烯坯，而不穩(wěn)定的W i t t i g試劑則優(yōu)先生成順式烯 坯，因此，“氧化Wittig同系化（一鍋煮）反應被廣泛應用于合成帶烯鍵的 天然有機化合物。2 DMP試劑化學選擇性氧化N酰基輕基胺衍生物

7、為酰基亞硝基化合物?；鶃喯趸衔镒鳛镹 0雜親雙烯體，與共軌1,3二烯發(fā)生I） i e I s Aide r反應即可生成N?；?,6二氫1,2二嗪衍生物，環(huán)加成產(chǎn)物作為一 個高度官能化的起始原料而廣泛應用于含氮天然產(chǎn)物的全合成中。 由于環(huán)加成產(chǎn)物 高度的反應活性,對其合成的研究近年來倍受關注。通常，酰基亞硝基化合物是以N?；p基胺衍生物為原料，以四（烷基）高碘酸鍍鹽為氧化劑來實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的，但這 種合成方法存在分離、純化較復雜的缺點。后來，Marti n等采用的S w e r n氧化反應成為在合成上較實際可行的種方法。盡管用此法實現(xiàn)了由N酰基疑基胺 衍生物到?；鶃喯趸衔锏霓D(zhuǎn)變，但由于在選

8、擇性氧化方面存在問題，致使?；鶃?硝基化合物的產(chǎn)率不高。由于近年來對DMP試劑參與化學反應的研究活躍，Jenkin s等嘗試以D M P試劑為氧化劑來實現(xiàn)由N酰基疑基胺到?；鶃喯趸衔锏霓D(zhuǎn)變。 結果用D MP試劑為氧化劑時，反應在室溫下即可進行,化學選擇性高，產(chǎn)物易于分離、純化, 克服了用四（烷基）高碘酸錢鹽氧化和s w e r n氧化時的缺點，為重要有機中間體 的合成在工藝上作了令人滿意的改進。DME1ISP=CH(：(),R1/1其中；R= Ph.Mc ,i-OBu,OBn ,NW23肪經(jīng)DMP試劑化學選擇性氧化為相應的按基化合物由月虧重新生成相應的按基化合物在有機合成中是類重要的有機反

9、應，因為肪 衍生物通常是用來提純、表征或鑒定按基化合物的，同時，肪也作為常用的保護按基 的方法而廣泛應用于全合成屮。已有許多通過水解、還原、氧化反應來實現(xiàn)去眄的 方法，其中氧化去防方法，由于存在反應時間長、過氧化作用導致產(chǎn)率過低等原因， 效果并不理想。C h a u d h a r i等以DMP試劑為氧化劑時,克服了用其他氧化劑時所帶 來的缺點，特別是該工藝在室溫下即可進行，反應時間短（約20min）、化學選擇性 高及后處理簡單，因此受到普遍關注。當?shù)孜餅榉枷阃緯r，無論P位是否有吸電基 團或供電基團，均能在極短時間內(nèi)完成去肪化反應。當?shù)孜锸青徏谆h(huán)己酮眄時，經(jīng)DMP試劑氧化，卻未得到對應的環(huán)

10、己酮，但這-實驗結果卻促使作考提出了這類反 應的假設機理。該工藝的缺點是僅適用于酮肪的去肪化反應，至于醛月虧的去炳化反應, 還沒有實驗結果。R1TR1IMP門4O口 二縱孕烷潼溫，釣20麗 /（便R2Ulic h a u d h a r i等的論文發(fā)表后不久，B o s e等21也相繼發(fā)表了關于 肪轉(zhuǎn)化為相應的軟基化合物的新方法:將底物（酮眄、醛月弓或甲苯磺酰腺等）與乙酸鈉 一起加入溶劑c H2C 1 2中，DMP試劑在23m i n內(nèi)加入到上述混合溶液中， 室溫下在較短時間內(nèi)約（50m i n）即可得到相應的醛或酮。此法雖然用時稍長，但是 卻克服了c h a u d h a r i等方法的不

11、足，大大擴大了底物范圉，可以是酮月虧、醛 肪或甲苯磺酰腺等,從而為此類官能團轉(zhuǎn)換在有機合成屮的應用提供了更好的解決 方案。其屮：X = OH,對甲苯磺戳胺P!N-XC%CI?岸溫R*=0R2DMP 一 R 人 N 呼-丁二烯一I0酰堆亞硝菇化合物環(huán)加成產(chǎn)物1/14D M P試劑化學選擇性脫環(huán)狀硫縮酮或硫縮醛保護基縮酮或縮醛常在多步合成中用來保護按基，由于其對親核試劑穩(wěn)定性好、易于 制備和對還原劑的穩(wěn)定性好而常應用于天然產(chǎn)物的全合成屮。環(huán)狀硫縮酮或硫縮醛 作為按基的保護基，在復雜分子的合成中有著更廣泛的應用，這主要基于硫縮酮或硫 縮醛在酸性反應條件下也特別穩(wěn)定，但是至今對環(huán)狀硫縮酮或硫縮醛卻沒有

12、個溫 和、通用的脫保護方法。傳統(tǒng)方法屮，環(huán)狀硫縮酮或硫縮醛主要是通過氧化或H g （II）鹽脫去，但是這些方法往往因分子結構中存在易被氧化或?qū)λ崦舾泄倌軋F而伴隨著 許多競爭性副反應，導致產(chǎn)率很低。st or k等報道了一例用二（三氟乙酸基）碘代 苯（BTI試劑）脫去1,3二嗟烷的方法，用這種試劑處理環(huán)狀硫縮酮或硫縮醛，可 得到對應的酮或醛，反應用時短，產(chǎn)率較高。最近，Lon g i u e等在天然產(chǎn)物Leucascan d r o 1 i d e A的 全合成中，發(fā)現(xiàn)使用B T I試劑雖可以高效、快捷的脫左環(huán)狀硫縮酮保護基,但卻使 分子中的硅烷保護基嚴重失去，致使反應完成后,副產(chǎn)物中有多種烯的

13、異構體，化學 選擇性不高?；趯 T I試劑參與環(huán)狀硫縮酮脫保護機理的認識，L o n g i u e等預測，若以D M P試劑作為脫保護試劑，可能會以更溫和的方式脫左保護基，因而 把D M P試劑應用于天然產(chǎn)物L eucascandrol i d e A的脫保護屮。 結果不但高效、快捷的實現(xiàn)了環(huán)狀硫縮酮的脫保護，而且DMP試劑在脫保護反應中, 化學選擇性高，對硅烷保護基沒有任何影響。同時，若底物分子中存在其他敏感官能 團時，這些官能團對D M P試劑也有很高的容忍度，從而開發(fā)了 類脫環(huán)狀硫縮酮或 硫縮醛的新反應。鑒于上述優(yōu)點，該脫保護方法在復雜有機分子的全合成中會有更廣 闊的應用前景。更屮

14、：R=們醉.仲醉-石蠟駁血慮腐5DMP試劑化學選擇性氧化醛為?；B氮化合物?；B氮化合物是有機合成中的類重要屮間體，常被用來制備酰胺或雜環(huán)化 合物。?；B氮化合物通常由相應的竣酸衍生物酰氯或酰腓來制備，大多數(shù)合成工藝 為由竣酸轉(zhuǎn)化為相應的酰氯或酸肝，然后再與疊氮化合物反應得到酰基疊氮化合物。 直接由竣酸轉(zhuǎn)化為?；B氮化合物，至今還沒有很好的方法。鑒于此，由醛來制備酰 基疊氮化合物的方法也就成為一個研究熱點。最近,B o s e等報道了一例由DMP試劑引發(fā)的,新型、有效且實際可行的合 成技術，實現(xiàn)了經(jīng)一步反應從醛到相應的疊氮化合物的轉(zhuǎn)變，只需將醛、D M P試劑 和疊氮化鈉置于溶劑CH2C 12

15、中即可實現(xiàn)。反應條件溫和（在0C下即可反應）， 而且生成的?；B氮化合物在分離時沒有重排為芳香異臘酸酯。同時實驗發(fā)現(xiàn)，當?shù)?物為芳香醛時，反應底物的取代基效應比較明顯。當苯環(huán)的P位有吸電基團或供電 基團時，有供電基團的芳香醛生成酰基疊氮化合物的產(chǎn)率要比有吸電基團的芳香醛 的高。當?shù)孜餅橹咀迦r，反應溫度低于oc時也能高產(chǎn)率的生成相應的?；B氮1/1化合物，沒有重排反應發(fā)生。由于該合成工藝用時短、后處理簡單、產(chǎn)率高以及相對 溫和的反應條件，在有機合成化學領域?qū)鸶鼜V泛的興趣。6DMP試劑區(qū)域選擇性氧化芳香族衍生物當代化學研究的熱點，即使化學反應具有高度的化學選擇性.區(qū)域選擇性和立體 選擇性

16、，以提高反應產(chǎn)率。使化學反應具有“零排放”的特點，以提高化學反應的“原子經(jīng)濟性”。在由D M P試劑參與的區(qū)域選擇性氧化反應中，也出現(xiàn)了許多卓有 成效的研究成果。0醍可以發(fā)生一系列的化學反應，如0醍可被還原為鄰苯二酚， 同時由于o醍具有高度反應活性的8兀電子體系，使它具有兩個4兀電子單元以 作為Diels Aide r反應的雙烯體。這么多的反應多樣性，預示了不對稱o醍必將在有機合成領域具有廣泛的應用，但是迄今為止，市酚直接區(qū)域選擇性氧化為o醍的例子很少。L u o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醍,而且當?shù)孜锸?茶酚或2蔡酚時也可以被氧化為1,2茶醍, 產(chǎn)率

17、較P位取代的苯酚氧化后的產(chǎn)率高。值得注意的是N i c o 1 a u小組最近取得的一些研究成果2932,他們在 合成具有消炎作用的天然產(chǎn)物e p o x y q u i n o m y c i nB和BE 10988時，在用DMP試劑氧化p、m和o位取代的N（某）酰苯胺時發(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服。若底物是m位取代的N（某）酰苯 胺時，產(chǎn)物復雜且產(chǎn)物分離時極易分解，無太大的實際應用價值。其中：R1=H, E t , t B u, P h, OM e, F, C 1 , B r, I , NO2o R2二M e, P h, t B u, i P r若底物是o位取

18、代的N（某）酰苯胺時，底物只能被氧化為o氮雜醍。o氮雜醍具 有很高的反應活性,它可以與帶有供電基團的烯坯發(fā)生D i e 1 s Alder反應 形成雜環(huán)化合物，若在環(huán)上進步修飾,即可產(chǎn)生多種多樣的雜環(huán)衍生物。以上這兩CH2Cl3.25rOHR其屮：R = Et, f- Pr ,f- Bu1/1種新反應為epoxyqu i n o m y c i nB和BE 10988及其類似物的全合 成提供了 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p h o m o i d r i d e s A和phomo i d rides B時，發(fā)現(xiàn)了以DMP試劑引發(fā)的另外-類關環(huán)反應，丫，&不飽和醸胺 與D MP試劑在溶劑苯屮回流，即可生成-類多環(huán)雜環(huán)化合物，從而也為具有這種多 環(huán)結構化合物的合成開辟了一種新的合成途徑。考慮到這3類由DM P試劑引發(fā)的 反應對構建新雜環(huán)分子骨架的重要性，N i c o 1 a u等也提出了由DMP試劑引 發(fā)的這3類反應的假設機理，為這3類反應的實際應用