毕业设计（论文）高碘化物(Ⅲ)作用下β--酮酸的脱酸反应研究.pdf

高碘化物(ni)作用下卜酮酸的脱酸反应研究摘要催化脱竣反应作为仿生合成反应，因具有环境友好、反应条件温和、反应效 率高等优点，得到了有机合成化学家的广泛研究。该类反应的底物主要为烯醇酯 类、。-酮酸及其酯类化合物。目前，对于酮酸的催化脱段反应的研究主要集中 于脱竣后烯醇化作为亲核试剂对亲电体的一些偶联反应，反应的催化剂多为双官 能团的有机非金属催化剂，金属催化剂，比如，银、镣、钺也有应用。高碘化物 作为潜在的金属催化剂替代物，具有与金属催化剂类似的反应性质，相比金属催 化剂而言，有环境友好、反应温和等优点。目前高碘化物作用下B-酮酸的催化脱 校反应报道较少。我们选择了碘茶二乙酸这一应用广泛的高碘试剂，对高碘化物 作用下田酮酸的脱竣催化反应进行了初步研究，研究结果如下：(1)实现了比酮酸的脱枝酰氧基化，通过对反应条件的优化，得到了0-酮酸 脱陵酰氧基化的最优条件。在最优条件下，对反应的底物耐受性进行了探究，发 现不论是缺电子芳基、富电子芳基、杂环、脂肪族的仇酮酸，反应皆可以高效的 进行。同时，丙酸、环己甲酸作为酰氧基来源，也可以很好的实现相应的脱竣酰 氧基化。最后，通过一些验证实验，提出了该反应可能的反应机理。(2)以炭基a-漠化物作为反应中间体，实现了3酮酸的脱枝叠氮化反应。通 过对反应条件的优化，得到了最优的反应条件，在最优条件下，对底物的耐受性 进行了探究，发现不论是富电子还是缺电子芳基、杂环、禁环、脂肪族以及拨基 a位甲基化的快酮酸，反应皆可以高效的实现。最后在机理验证实验的基础上，提出了该反应可能的反应机埋。(3)从M酮酸出发，一锅法制备得到酰基叠氮类化合物。通过条件筛选，得 到了最优的反应条件。在最优条件下，对底物进行了扩展，发现富电子或者吸电 子的芳基B-酮酸可以比较好的实现向酰基叠氮类化合物的转化，而脂肪族的B-酮 酸不能实现，这可能与脂肪族酰基叠氮化合物的低沸点有关。最后通过一些机理 验证实验，结合已知文献，提出了该反应可能的反应机理。关键词：供酮酸；碘苯二乙酸；脱竣万方数据HYPERVALENT IODINE(III)-MEDIATED DECARBOXY LATION OF P-KETO ACIDSABSTRACTT he c a ta lytic dec a r bo xyla tio n r ea c tio n,w hic h is a bio n ic synthesis r ea c tio n,ha s been w idely studied by o r g a nic synthesis c hemists,bec a use it ha s the a dva nta g es o f being envir o n menta lly fr iendly,mild r ea c tio n c o nditio ns a nd hig h r ea c tio n effic ienc y.E no l ester s,p-keto a c ids a nd their ester s a r e the ma in substr a tes fo r suc h r ea c tio ns.At pr esent,the r esea r c h o f c a ta lytic dec a r bo xyla tio n r ea c tio n o f p-keto a c id ma inly c o nc entr a tes o n the c o upling r ea c tio n o f the eno liza tio n a s the nuc leo phile a fter the dec a r bo xyla tio n r ea c tio n w ith the elec tr o philes.T he r ea c tio n c a ta lyst a r e mo stly bifu nc tio na l o r g a nic no nmeta llic c a ta lysts.Meta l c a ta lyst,suc h a s Nic kel,ytter biu m,iridiu m a r e a lso used.Hyper va len t Io dine is a po ten tia lly substitu te fo r meta l c a ta lyst a nd ha s simila r r ea c tivity w ith meta l c a ta lyst,a nd ha s the a dva nta g es o f being envir o n menta lly fr iendly a nd mild in r ea c tio n c o mpa r ed to meta l c o mpo unds.At pr esent,Hyper va len t lo dine-media ted dec a r bo xyla tio n o f P-keto a c ids w er e r epo r ted less.We c ho o se io do benzene dia c etic a c id,w hic h is w idely used c hemic a l r ea g ents.We ha ve c a r r ied o ut a pr elimina r y study o n the dec a r bo xyla tio n r ea c tio n o f P-keto a c id.T hese r esults a r e a s fo llo w s:(1)T he dec a r bo xyla tio n o xida tive o f P-keto a c id w a s fir st a c hieved,a nd the o ptima l c o nditio n s fo r dec a r bo xyla tio n o xida tive o f P-keto a c etic a c id w er e o bta ined by o ptimizing r ea c tio n c o nditio n s.Under the o ptimum c o nditio ns,the substr a te to ler a nc e o f the r ea c tio n w a s investig a ted.It w a s fo un d tha t this r ea c tio n c a n be c a r r ied o ut effic iently,w hether it is elec tr o n defic ient,a r yl,a r yl,heter o c yc lic o r a lipha tic p-keto a c id.At the sa me time,pr o pio nic a c id,c yc lo hexa nec a r bo xylic a c id a s a n a c ylo xy so ur c e,c a n a lso be g r ea t to a c hieve the c o r r espo nding dec a r bo xyla tio n.F in a lly,thr o ug h die va lida tio n exper iments,the po ssible r ea c tio n mec ha nism o f the r ea c tio n w a s put fo r w a r d.(2)Usin g the c a r bo nyl a-a zide a s the r ea c tio n inter media te,the o ne-po t dec a r bo xyla tio n a nd a zide r ea c tio n o f p-keto a c id w a s r ea lized.T he o ptimum r ea c tio n c o nditio n s w er e o bta ined by o ptimizin g r ea c tio n c o nditio n.Under the o ptimum c o nditio n,it w a s fo u nd tha t w hic hever the func tio na l g r o up w er e the elec tr o n-r ic h 万方数据a nd the elec tr o n-defic ient,heter o c yc lic,na phtha lene r ing,a lipha tic o r c a r bo nyl a-mc thyla ted P-keto a c ids,it c a n be effic ien tly r ea c ted w ith the substr a te a c hieve.F in a lly,ba sed o n the mec ha nism ver ific a tio n exper iment,the po ssible r ea c tio n mec ha nism o f the r ea c tio n w a s put fo r w a r d.(3)T h e P-keto a c id w a s sta r ting ma ter ia l to synthesize a c yl a zide c o mpo unds by a o ne-po t metho d.T he o ptimum r ea c tio n c o nditio n w a s o bta ined by the sc r eening o f the c o nditio n s.Under the o ptima l c o nditio n,the substr a te w a s expa nded a nd it w a s fo u nd tha t the r ic h o r elec tr o n-w ithdr a w ing a r yl P-keto a c id c o uld be better to c o n ver t to the a c yl a zide c o mpo u nd,a nd the a lipha tic P-keto a c id c o uld no t be a c hieved.Pr o ba bly the a lipha tic a c yl a zide c o mpo unds ha ve to o lo w bo ilin g po ints.F ina lly,thr o ug h so me mec ha nism va lida tio n exper iments,the r ea c tio n mec ha nism is pr o po sed c o mbined w ith the kno w n liter a tur eKE YWORDS:p-keto a c id,Hyper va len t Io din e,Dec a r bo xyla tio n r ea c tio n万方数据目录第一章文献综述.11.1 高碘化物在有机合成中的应用.I.1.1 引言.11.1.2 高碘化物的结构与反应性.11.1.3 三价高碘化物的反应.31.1.4 五价高碘化物.261.1.5 小结.301.22酮酸在有机合成中的应用.311.2.1 引言.311.2.2 巾酮酸与班基醛或者能的脱瘦加成反应.331.2.3 P-酮酸的脱瘦Ma nnic h加成反应.351.2.4 0-酮酸对不饱和键的加成反应.361.2.5 酮酸的其他类型反应.371.2.6 小结.391.3木文立题依据和设计思路.391.3.1 研究背景和立题依据.391.3.2 研究方案.4013.3研 究目标.40第二章实验部分.412.1 实验材料.412.1.1 实验仪器.412.1.2 试剂与药品.412.2 实验合成步骤与方法.412.2.1 供酮酸的合成.41万方数据2.2.2 小酮酸的脱残酰氧基化.422.2.3 P酮酸的膏氮化反应.47第三章结构表征.52第四章结果与讨论.614.1 研究结果.614.2 研究的创新点.614.3 研究的不足之处.61参考文献.62附录.68致谢.82作者简介.:.83万方数据第一章文献综述第一章文献综述1.1 高碘化物在有机合成中的应用1.1.1 引言1811年，法国药剂师Co u rto isB首次从海草灰中提取得到一种紫黑色晶体，借用于希腊语“vio let-c o lo r ed”紫色一词，法国化学家JLGa y Lussa c在1213年 将这种紫黑色晶体命名为io diu m,I元素的符号由此而来。之后，一些含碘的物 质得到广泛应用，比如，KI被用来治疗甲状腺肿大；碘酒用于杀菌等。可见，碘作为一种微量元素，对于人类及其其他生物体的健康成长是至关重要的(Zhd a n k in.V.V1996)。碘属于非金属的重质元素，由于其原子半径大，使得含碘化合物的化学键相 比于轻质的其他主族元素化合物有所不同。在一般P区元素化合物中存在的原子 间的兀键，在含碘化合物中往往是不存在的，取而代之的是三中心四电子的超价 键(L-I-L),超价键中最高占据轨道(HOMO)在中心碘原子有节点，导致该键具有 非常强的极化性，配体L带有很强的负电。这样高度极化的超价键的存在，可 以解释高碘化物独特的结构特点和化学反应性(Zh da nkin.V.V2002)o1886年，德国化学家WiHg ero dt首次合成得到三价高碘化合物Ph ICb。之 后一系列的高碘化合物被合成得到，比如，PhI(OAc)2、A5+HS 04-等(Ha r tma nn.C1894)1914年,Willg ero dt在其重要的论文中报道了一系列高碘化合物，其中被后来研究最为广泛的是二芳基碘盐，迄今为止，该类化合物依旧被广泛应 用于印刷成像领域。之后对于高价碘化合物的研究归于平淡，直到上世纪八十年 代开始，随着一些新型的高碘试剂的合成报道，对于高碘化合物的研究重新成为 了研究热点。高碘化物具有优异的反应性能，同时是环境友好型的反应试剂，可 以广泛的应用于氧化、重排裂解、缩环等反应中。高碘化物与有机金属化合物在 结构和反应性上比较类似，一些经典的用于描述金属催化反应的术语也常常被用 来阐述高碘化物参与的反应，比如，配体交换、氧化加成、还原消除。然而，与 金属化合物相比，高碘化物对于环境友好，而且价格相对低廉。因此，在绿色化 学的理念倡导下，基手高碘化物具有对于金属化合物的潜在可替代性，对其在化 学反应中的应用研究显得尤为重要(Zhda nkin.V.V2016)1.1.2 高碘化物的结构与反应性高碘化物通常可以划分为两大类：(1)三价高碘化物1和2,(2)五价高 碘化物3。三价高碘化物外层十个电子，整体在几何上类似于三角双锥体，杂原 子配体X处于两个顶角位置，含有少量负电的含碳取代基R以及两个孤电子 万方数据2 高碘化物（川）作用下卜酮酸的脱瘦反应研究处于赤道轴位置。碘盐2的几何形状也类似于三角双锥，同时其分子内含有一个 弱的离子键。RDG 1的结构趋近于T型，在碘盐2中，R-1-R的键角趋近于90。,X-T-X线性高价键中的LX键的键长比平均的I-X共价键的要长，因此更为脆弱，极化程度更高。线性高价键的存在使得高碘化物具有很强的亲电性。五价碘化物RIX4 3最外层有十二个电子，几何形状类似于正方形双锥体，取代基R和一个孤电子对处于双锥的上下两个顶端，四个配体X处于赤道轴位 置，两个互相交错的X-I-X三中心四电子高价键将四个配体与中心碘原子连接起 来，取代基R与中心碘原子之间形成的R-I键为一般的共价键，相对比较稳定，S u r esh对于Dess-Ma r tin per io dina ne（DMP）类高碘化物的结构研究表明，高碘化 物结构中存在配体影响，分子中有芳基取代基R的三价、五价高碘化物往往是 比较稳定的（图1-1）。R=Ca r bo n lig a nd;X=Ha lo g en,O-,o r N-lig a nd 图LI高碘化物的结构F ig ur e 1-1 T he str uc tur e o f hyper va lent io dine高碘化物作为氧化剂和亲电试剂，广泛参与到各类有机反应中。高碘化物参 与的反应模式主要有三种：（1）配体交换，（2）还原消除，（3）配体耦合。其他的 反应模式，如自由基反应、均裂反应、单电子转移反应也有报道。三种基本的反 应模式中，杂原子配体X一般是离去基团，其中配体交换反应中，中心碘原子的 化合价是不变的，只是存在亲核集团与杂原子配体的交换，而在还原消除与配体 耦合反应中，中心碘原子被还原，以RI的形式离去，以三价RL型高碘试剂为 例，三种基本的反应模式如下图1-2所示（Zhda nkin.V.V2008）oX nu.r educ tiver-（+Nu：蚪虫竺呵里A R_p _elimina tio n NJ+-X C 一 妙 Cr R|pseudo r o ta tio nlig a nd c o upling NuI-7=7-Nu-XRI 图1-2高碘化物的三种反应模式F ig ur e 1-2 T hr ee r ea c tio n mo des o f hyper va lent io dine万方数据第一章文献综述31.1.3 三价高碘化物的反应三价高碘化物通常有RILz 1和碘盐2两种结构类型，一般三价高碘化物都 含有一个芳基取代基R,芳香取代基的存在，增强了三价高碘化物的稳定性，使 得高碘化物在合成中的广泛应用成为可能。在这一部分主要对一些重要的三价碘 化物，比如，亚碘酰芳基化合物，卤素高碘化物，羟基有机磺酸基芳香碘化物，杂环高碘化物等的化学反应性质进行介绍。1.13.1 亚碘酰芳基化合物亚碘酰芳基化合物是优良的氧化剂，这类试剂在除甲醇和DMS O之外的有 机溶剂中溶解性比较差，这样的性质限制了其的广泛应用。亚碘酰芳基化合物可 以通过双乙酰氧基高碘试剂的水解来制备(图1-3),通过这一方法，可以简便 的获得一系列取代的亚碘酰芳基化合物(S a ltzma n.H1973)0Ar l(OAc)2 Na OH，H2O,0t叫 削65%-95%Ar=444eC6H*4-MeOC6H4,4-NO2C6H4,2-t-BuS。2c 6H小 4-CF3(2-t-BuS O2)C6H3,2F h2P(0)C6H4 etc图1-3亚碘酰芳基化合物的制备F ig ur e 1-3 Pr epa r a tio n o f lo do syla r enes亚碘酰芳基化合中，最重要且最具有代表性的是亚碘酰苯Ph lO,亚碘酰苯 性状呈淡黄色无定型粉末，因为其具有多聚性，因此不能通过有机溶剂来重结晶。加热或者长时间放置于室温，亚碘酰苯会发生歧化反应，生成Ph i以及PhK)2,由于PMO?易爆，因此应该避免亚碘酰苯处于高温环境。q p.碘酰苯是优良的氧化剂，但是由于多聚化作用，其在一般芍机溶剂中的溶 解性比较差，因此其参与反应需要首先利用质子溶剂(水或者甲醇)或者一些催 化剂(路易斯酸，浜化物，过渡金属化合物等)去多聚化，释放反应活性单元P hlOo亚碘酰苯参与的非催化的氧化反应一般以水或者甲醇作为溶剂。亚碘酰苯在 水中微溶，这是因为亚碘酰苯在水中可逆的形成水合活性单元Ph I(OH)2,其作为 反应中间体，可以与一系列有机化合物进行反应。其中，研究的比较早的是与胺 的反应。比如，Ro ber t M Mo r ia r ty(1988)课题组报道了 Ph lO可以与环状胺在 水溶剂中反应，以49%-52%的产率得到对应的内酰胺类化合物(图1-4)。Kita(2000)等人年发现催化量的KBr在水溶剂中可以活化(PhlO%,氧化一级以及二级 醇，该反应的官能团耐受性比较好，在底物分子中存在酸、酯、酰胺、叠氮等宜 能团的情况卜，依旧可以比较好的发生反应(图1-5)o 2008年，该课题组对这 一催化体系进行了改进，在(PhIO)n/KBr/H2O体系中加入M-K10这一路易斯催万方数据4高碘化物(III)作用下快酮酸的脱陵反应研究化剂，实现了对手基C-H键的氧化，以优良的产率得到目标化合物酮(图1-6)。PtilO,H20,r t,4h 49%-58%n=1,2图IM PhO水溶剂对环状胺的反应F ig ur e 1-4 Rea c tio n o f PhlO a nd c yc lic a mine in a q ueo us so lvent(PhlO)n(2.2eq),KBr(021eq),H2O,r t,2h RCHjOH*RCO2H76-92%R=Ph(CH2)2,BnO(CH2)3.E tO2C(CH2)4，N5(CH2)4图1-5(PhIO)n/KBr/H2O体系对醇的氧化F ig ur e 1-5 Oxida tio n o f Alc o ho l by(PhIO)n/KBr/H2OPhlO(3eq),KBr(1eq),MK10,H2O,80,24h72%M-K10=mo ntmo r illo nite-K 10图14(PhlOVKBr/HiO体系对平基C-H键的氧化F ig ur e 1-6 Oxida tio n o f Benzyl C-H bo nd by(PhIO)n/KBr/H2O亚碘酰苯在甲醇中的溶解性比较好，0.5 g/mL与水溶剂类似，Ph lO在甲 醇溶剂中去多聚化形成反应活性单元PhI(OMe)2,其可以对许多有机化合物进行 氧化。比如，Mo ria r ty Pr a ka sh(1997)等人于报道了 Ph lO在甲醇溶剂中对烯酮 酯以及烯酮内脂的氧化(图1-7)Rj.OT MS(PhlO)nMeOH.产R1qR3 57%-74%Rr1 c2r3Ri=Ph,4-MeCeH4,4-MeOC6H小 4CC6H4；R2=H.Me;R3=Me,E t,_.OMe(加乂 OT MS(PhlOhMeOH.n=1 o r 2图1-7 PhlO-CHjOH体系的氧化反应F ig ur e 1-7 Oxida tio n o f PhlO-CH30H亚碘酰苯在碘的作用下，可以使醇或者胺原位形成自由基中间体，继而发生 裂解，得到新的C-0或者C-N键。S ua r ezQOOl)课题组利用Ph I02体系，通过 底物的自由基裂解，得到亚氨基糖类化合物(图1-8)。S u a r ez提出了该反应的 可能机理，首先是Ph lOF作用下形成烷基氧自由基，继而B-裂解形成碳自由基，碳自由基被氧化为氧代的碳离子，其发生分子内的环化得到目标产物亚胺糖类万方数据第一章文献综述5化合物（图1-9）.S ua r c z（2002）课题组将该方法进行了进一步的应用，实现了单 糖的分子内的昔化反应（图1-10）.同样，在PHO-L体系中，底物胺也可以形 成烷基氮自由基，继而构建新的C-N犍，S ua r ez课题利用该方法合成得到了氮 杂双环类化合物（图1-11）图1-8 Ph ldh体系合成亚氨基糖类化合物F ig ur e 1-8 S ynthesis o f imino c a r bo hydr a tes by PhlO-hR=Bo e,Cbz.P(O)(OPh)2;R1=pr o tec tive g r o up图1-9氧自由基裂解反应机理F ig ur e 1-9 Rea c tio n Mec ha nism o f Oxyg en F r ee Ra dic a l图1-10 Ph ldb体系的分子内昔化反应Intr a mo lec ula r iza tio n by PhIO-hF ig ur e 1-10(PhO)2(O)R NHVPhlO(2.5 eq).I?(12 eq)CH2cb ft 75 min75%图l-ll Ph ldL体系下氮自由基的分子内成环反应F ig ur e I-IO S ynthesis o f Nitr o g en F r ee Ra dic a ls by PhIO-h万方数据6 高碘化物(in)作用下p酮酸的脱殿反应研究在一些路易斯酸存在的情况下，(PhIO)n的反应活性得到了增强。比如，BF 3 E t2O.NO2BF 4、E t 3O+BF 4-、HBF 4R2O。这是因为(PhlO)n在路易斯酸的作 用卜，去多聚化原位生成了强亲电性的化合物，比如Phi+OBF 3-、Phi+0N0 2 BF 4 一等。这些强亲电性的盐可以与不饱和有机化合物在不同的条件下发生各种 反应。Ma sa hito Oc hia i。991)课题组利用(PhlOWBF j E tzO体系，通过含碘联烯芳 基中间体的克莱森重排反应，实现了从丙快基硅烷到邻丙快基碘代芳香煌的转化(图 1-12)-Mo r ifumi F q ita(2007)课题组报道了(PhIO)n/BF 3 E I2O 体系中,酰氧 基取代的烯烧硅烷通过烯垃的氧化，得到短基化产物，同时也可以实现环化得到 酰氧基、硅基取代的四氢味喃类化合物(图1-13)。Chi Zha ng(2014)课题组利 用(PhIO)n/BF 3E t2O体系，通过分子内的氟化氨基化反应，实现了烯丙基胺到氟 代毗咯烷类化合物的转化，该反应中，BF 3-E t2。同时作为路易斯酸活化剂以及叙 负离子来源，反应首次利用BF 3E 2O作为氟源，在温和的条件下，高效率、高 产率的实现了非金属氧化(图174)。R=H.a lkyl,S iMe：图l-12(PhIQ)n/BF 3 E t2O体系合成邻丙块基碘代(PhIO)/BF 3 E t2。芳香烽F ig ur e 1-I2 S ynthesis o f o-pr o pynyl io dina ted a r o ma tic hydr o c a r bo ns by(PhlO)n/BF 3-E t2O(PhlOJr/BF y E t2O DCM,4(T C,12hPhS iE t3+PhH2COO(PhlOX/BF J E i?。DCM,-40,1-2h+QMeCOOs iS iE t3M3(PhIO)l/BF3 E t2O体系对烯燃硅烷的氧化F ig ur e 1-13 Oxida tio n o f Olefin S ila nes by(PhIO)n/BF E tO 小 PhlO(2 eq),BF 3 E t2O(1 eq),DCM,r t,4h80%图M4(PhIO)/BF 3 E t2O体系下烯丙基胺的分子内氨化氟化反应F ig ur e 1-14 Intr a mo lec ula r Amina tio n F luo r ina tio n o f Allyl Amines by(PhlO)/BF s E tzO 一些金属化合物可以高效的催化亚碘酰苯的氧化反应。此类反应溯源于对细 胞色素P450的活性机理研究，最初的研究发现，当细胞色素P450或者铁吓咻 配合物存在的情况下，亚碘酰苯可以将烷煌转化为醇类化合物，烯燃转化为环氧 类化合物，基于此发现，金属催化的亚碘酰苯参与的氧化反应得到广泛的研究。Ph 丫。yS iE t3万方数据第一章文献综述7Dec la n.G.Gilh ea n yQOOl）课题组报道了铭金属配合物催化下，业碘酰苯对甲基 苯乙烯的不对称环氧化反应，通过对金属配合物、配体、氧化剂等的筛选，以高 立体选择性、高产率实现了对甲基苯乙烯的不对称环氧化反应，在该反应中，亚 碘酰苯是氧供体（图1-15）。Zi Qia ng Lei（2007）课题组报道了钉金属化合物的 参与下，亚碘酰苯可以将多种醇类化合物，比如，二苯甲醇、苫醇、环状以及长 链脂肪族醇等演化为堞基化合物，该方法反应条件温和，化学选择性好，产率高（图1-16）o Vikto r.V.Zhda nkin（2009）课题组报道了双核铁酸菁化合物作用下，亚碘酰苯硫酸化物对芳基煌的氧化反应，在反应中，（PhIO）3S O3n是优良的氧化 剂。研究发现了一种新的高效催化芳燃氧化的铁酰菁金属配合物（图1-17）。图1-15甲基苯乙烯的不对称环氧化反应F ig ur e 1-15 Asymmetr ic E po xida tio n o f Methylstyr ene_ c i.c r Ru c a ta lysts.PhlO 2.5 eqR-CH20H-？-R-CHOCH3CNCa ta lysts=Quin-Ru-Quin Phen-Ru-Quin Phen-Ru-Bipy Quin-Ru-Bipy Phen-Ru-Phen图1-16酹类化合物的氧化F ig ur e 1-16 T he o xida tio n r ea c tio n o f Alc o ho l c o mpo unds万方数据8高碘化物（W）作用下隹酮酸的脱竣反应研究图1-17芳煌的氧化F ig ur e 1-17 T he o xida tio n r ea c tio n o f Ar o ma tic s1.13.2 芳基卤代高碘化物高碘卤化物，ArIX2,主要包括高碘氯化物和氟化物，热力学比较稳定，被 广泛应用于各种有机卤化反应以及氧化反应。（1）芳基高碘氟化物芳基高碘氟化物的制备主要有两种途径，一是使用一些氟化试剂，对碘代芳 慌直接进行氟化加成。二为通过氟离子对三价高碘化物进行配体交换反应（图1-18）o第一种途径比较常规的合成方法是利用氟化俄、氟化氢对碘代芳烽直接 进行氧化氟化，得到各种取代芳烧的高碘二氟化物（图1-19）。该方法的底物适 用性比较好，条件温和，但是对于缺电子的碘代芳炫底物而言，所需的反应时间 比较长。配体交换反应比较方便的方法是利用46%氟化氢作为氟离子来源，在D CM中对亚碘酰芳基化合物进行配体取代，得到取代芳煌的高碘一氟化物（Ma r ia A Ar r ic a 2005）（图 1-20）.Ar|Oxida tive F luo r ina tio n 人质？-Liq a nd E xc ha ng e 所叩|）图1-18两种常规的合成芳基高碘氟化物的途径F ig ur e 1-18 T w o c o nventio na l synthetic r o utes to（Difluo r o io do）a r enes XeF2.a nhyd.HF.CH2CI2,r t,1-3 h Ar i-AT IF 295%Ar=Ph.3-CIC6H4,3-NO2C6H4i 3-MeOC6H4.4-MeOC6H4图1-19瓶化标、氟化氢对碘代芳蜂的氧化辄化F ig ur e 1-19 Oxida tive F luo r ina tio n o f Io dide by Hydr o g en F luo r ide a nd F luo r ina ted xenon万方数据第一章文献综述946%a q.HF.也优.d 79%-86%R=H,Me,Cl,NO2图1-20亚碘酰苯的氟离子配体交换反应F ig ur e 1-20 F luo r ide io n lig a nd exc ha ng e r ea c tio n o f lo do syla r enes高碘二氟化物作为高效、选择性佳的氟化试剂，在有机合成中得到了广泛的 应用。Mo ther w ell（1991）课题组报道了对甲基二氟碘苯作用卜，二硫缩醛类化合 物的双氟化反应，该反应条件温和，转化率高，作者认为该反应经历了稳定的碳 正离子的机理（图1-21）,随后在2000年，该课题组报道了0位为酰胺或者酯基 的芳基硫酰，在对甲基二氟碘苯的作用下，可以实现a位的氟化，该反应的底物 耐受性好，条件温和，作者认为，该反应类似于Pummer er重排反应，反应首先 是底物中电负性的硫原子对高碘氟化物碘原子的亲核进攻，形成含硫的高碘盐，随后氟负离子作为碱，与硫酸a位的氢原子结合，以一分子HF的形式离去，同 时高碘化物还原消除，离去对甲基碘苯，至此，经典的Pummer er中间体形成，最后氟负离子进攻该中间体，得到目标产物（图1-22,1-23）。除了含硫化合物，烯崎、快烧也可以在_氟碘苯类化合物的作用下，实现氟化，Ma r c o T ing o li（200 5）等人发现单质碘和对甲基二氟碘苯原位生成，其可以对烯危、焕煌进行 马氏加成，反应生成反式的碘氟双官能团化产物（图1-24）。Gr a ha m K.Mur p hy（2013）课题蛆报道了 a位重氮取代的苯乙酸甲酯在对甲基二氟碘苯的作用下的 双氟化反应，在该反应中，首先使用到了三氟化硼乙醛作为路易斯酸，增强了高 碘氟化物的亲电性，然后利用重氮基的易离去性，在a位依次进行两次氟化，得 到双氟化的产物（图1-25）。DCM,0C 70-90%R2CF 2图1-21二硫缩醛类化合物的双氟化反应F ig ur e 1-21 Do uble fluo r ina tio n r ea c tio n o f Dithio a c eta l c o mpo unds万方数据10高碘化物（IH2上用下B-酮酸的脱躯座研究HzC/PhPhS o*+DCM,0 C.o r r ef lux.12h25-71%R=CH2Ph.H2CDCM.0.12h53-72%R=CH2Ph.H2C%H2c A-Ph图l-22芳基硫酸a位的氟化反应F ig ur e 1-22 F luo r ina tio n r ea c tio n o f Ar yl sulfide a lpha po sitio nT o lR。小T o l图1-23芳基硫酸a位的氟化反应机理F ig ur e 1-23 F luo r ina tio n Rea c tio n Mec ha nism o f Ar yl sulfide a lpha po sitio nR67-91%T 0IIF 2,匕 DCM.05C.12hR=n-C6H13.Ph.4-BuC6H4.PhCH2 etc/T 0IIF 2,-DCM.05C.12h一/58%R1 R,T 0IIF 2,一 DCM.0-5.121 R?,1 16-83%图I-24烯燃、焕燃的碘氟双官能团化F ig ur e I-24 Io dine fluo r ide bifunc tio na l r ea c tio n o f Olefins a nd a lkynes万方数据第一章文献综述II9 ToIIF2(1.1 eq),BF3-E t2O(1mo l%).PhCI.110cC.5min 丁、0OR2-17-79%F r a nc esc a Leo nelli(2006)等人报道了 Ph I(OAc)2-T E MPO体系对橙花醇末端羟基的氧化,反应得到醛类化合物(图1-34)。乙酰氧基高碘化物亦可以在漠化钾的水溶液中 对醇类化合物进行氧化，氧化一级醇转化为竣酸或者酯，氧化二级醇转化为相对 应的酮类化合物。Ya suyuk i Kita(2003)课题组利用PDAIS-KBr体系，在酸化的甲 醇溶剂中实现了-一级醇向拔酸甲酯的转化(图1-35)。R0H82-92%PhICOAc)；,l2,MeOH,r t,2-5hOMeR=Ph,4-MeOC6H4,4-CIC6H4,4-NO2c 6H*C7H15,C9H19,PhCH2c H2,PhCH二 CH etc图I