Trong 20 năm qua, thuốc thử iốt hóa trị cao với vai trò là chất oxy hóa ngày càng thu hút nhiều sự chú ý của các nhà hóa học vì điều kiện phản ứng nhẹ, năng suất cao, tính chọn lọc tốt và thân thiện với môi trường. 1,1,1-triaethoxy-1,1-dihydroxy-1,2-phenyliodyl-3 (1H) - một (DMP) là một chất điển hình thuốc thử iốt hóa trị cao, đã được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ.
1. Phản ứng của IBX với rượu
1) Phản ứng của IBX với rượu trong DMSO: Sự oxy hóa hydroxyl thành carbonyl là phản ứng chuyển hóa rất quan trọng trong tổng hợp hữu cơ. Có nhiều cách để đạt được chuyển đổi này trong các điều kiện thí nghiệm khác nhau. Trong dung dịch DMSO hoặc DMSO/THF, IBX có thể nhanh chóng oxy hóa rượu bậc một và bậc hai thành aldehyd và xeton tương ứng ở nhiệt độ phòng, trong khi rượu bậc một sẽ không bị oxy hóa thêm để tạo thành axit cacboxylic, loại bỏ hiệu quả việc tạo ra axit cacboxylic sản phẩm phụ. Trong cùng điều kiện, IBX oxi hóa 1,2-diol để thu được - Rượu xeton hoặc - Liên kết CC của 1,2-diol không bị oxi hóa. Trong quá trình phản ứng không cần thiết phải bảo vệ nhóm amin và không phá hủy các dị vòng như furan, pyridin và indole và các nhóm chức như silyl ether, thioether, allyl, anken, alkyne, acetal, ketone mercaptal, ester nhóm và nhóm amit không bị ảnh hưởng trong phản ứng:
Benzyl, allyl, rượu propargyl và glycol có thể thu được bằng cách oxy hóa IBX trong một lò phản ứng với sự có mặt của thuốc thử Wittig ổn định, - Este không no. Phương pháp này đặc biệt hữu ích nếu aldehyd trung gian không ổn định hoặc khó tách:
Phản ứng oxy hóa IBX thành rượu thường được thực hiện trong dung dịch DMSO hoặc DMSO/THF. Chỉ cần đun nóng (80 độ ) hỗn hợp rượu, IBX và các dung môi hữu cơ, chẳng hạn như etyl axetat, clorofom, benzen, axetonitril, axeton, diclometan, có thể oxy hóa rượu chính và rượu thứ cấp thành aldehyt và xeton tương ứng; Sau phản ứng, các sản phẩm phụ và dung môi không hòa tan có thể được lọc để thu được các hợp chất carbonyl tương ứng với hiệu suất 90% ~ 100%.
2) Phản ứng của IBX với rượu trong điều kiện không có dung môi: Trong điều kiện không có dung môi, IBX phản ứng với rượu nguyên chất (1,25 ∶ 1, tỷ lệ khối lượng của chất) ở 60~70 độ để thu được aldehyd tương ứng, với hiệu suất 72% ~ 95 phần trăm . Nếu lượng IBX quá nhiều hoặc nhiệt độ phản ứng cao hơn 90 độ, một số aldehyd sẽ bị oxy hóa thành axit cacboxylic. Trong cùng điều kiện, rượu bậc hai bị oxy hóa thành xeton tương ứng và hiệu suất tương đối cao. Tuy nhiên, trong điều kiện không có dung môi, IBX bị hạn chế trong quá trình oxy hóa rượu allyl và rượu benzyl và rượu aliphatic không phản ứng. Ngoài ra, nó chỉ thích hợp cho các phản ứng liều lượng nhỏ
Trong phản ứng tổng hợp quy mô lớn; Nếu nhiệt độ phản ứng tương đối cao, có nguy cơ nổ.
3) Phản ứng oxy hóa trực tiếp rượu bậc một bằng IBX thành axit cacboxylic: oxy hóa rượu bậc một bằng IBX trong DMSO để thu pha
Anđehit sẽ không bị oxi hóa tiếp thành axit cacboxylic. Tuy nhiên, với sự có mặt của các thuốc thử O-nucleophilic như 2-hydroxypyridine (HYP), N-hydroxysuccinimide (NHS) hoặc 1-hydroxybenzotriazole (HOBt), IBX có thể oxy hóa trực tiếp rượu bậc một thành axit cacboxylic tại nhiệt độ phòng, với hiệu suất 64 phần trăm ~ 95 phần trăm. Sử dụng phản ứng này, rượu N - amino được bảo vệ được oxy hóa trực tiếp thành các axit amin tương ứng mà không cần raxocation:
2. Phản ứng của IBX với các hợp chất hữu cơ chứa nitơ
1) Ứng dụng IBX trong phản ứng đóng vòng của N-arylamide, carbamat và urê không no: Các phương pháp tạo liên kết CN bao gồm: thay thế nhóm chức O bằng thuốc thử N-nucleophilic, sắp xếp lại nhóm chức carbonyl, khử và amin hóa, v.v. Tuy nhiên, phương pháp nối trực tiếp N với C mà không cần nối O mà không tạo ra các sản phẩm phụ vô hại là không sử dụng IBX để phản ứng với N-arylamide, carbamat và urê không bão hòa để thu được các hợp chất dị vòng năm cạnh chứa nitơ khác nhau. Bằng phương pháp này, nhóm chức N được liên kết chọn lọc với liên kết anken không hoạt hóa
Tạo khóa CN mới. Đây là trong tổng hợp - Có ứng dụng khéo léo trong các đơn vị cấu trúc quan trọng và các chất trung gian như lactam, cacbamat mạch vòng và đường amino:
2) Ứng dụng của IBX trong quá trình oxy hóa khử amin: Quá trình oxy hóa amin thành imine là một chuyển đổi rất hữu ích. Có nhiều báo cáo tài liệu liên quan, nhưng mỗi phương pháp đều có một số khiếm khuyết lớn. Trong tổng hợp hữu cơ, thiếu phương pháp oxy hóa amin nhẹ và phổ quát, điều này rất lạ, bởi vì các đơn vị cấu trúc như imin và oxime có thể dễ dàng được điều chế bằng cách oxy hóa amin và các đơn vị cấu trúc này có ứng dụng quan trọng trong tổng hợp nhiều hợp chất dị vòng. Do đó, phản ứng của IBX với benzylamine đã được nghiên cứu. Người ta thấy rằng IBX có thể oxy hóa amin thứ cấp thành imine trong điều kiện rất nhẹ. Thời gian phản ứng ngắn, hiệu suất cao, có tính chọn lọc.
3) Ứng dụng của IBX trong phản ứng thơm hóa các hợp chất dị vòng chứa nitơ: nhiều sản phẩm tự nhiên và thuốc có hoạt tính sinh học là các hợp chất dị vòng chứa nitơ nên các phương pháp tổng hợp các hợp chất dị vòng thơm chứa nitơ đã thu hút được sự quan tâm rộng rãi của các nhà hóa học. Sử dụng IBX, các hợp chất dị vòng thơm được thế như imidazole, isoquinoline, pyridin và pyrrole có thể được tổng hợp từ các amin vòng:
3. Phản ứng của IBX với các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh
1) IBX sulfide oxide là sulfoxide: nó là một hợp chất rất hữu ích. Qua hàng loạt phản ứng
Để chuyển đổi sulfoxide thành nhiều sulfua hữu cơ, rất hữu ích trong quá trình tổng hợp thuốc và các sản phẩm tự nhiên của lưu huỳnh. Để oxy hóa sulfua thành sulfoxid, cần kiểm soát chặt chẽ các điều kiện phản ứng, kể cả chất oxy hóa
Để giảm sự hình thành sản phẩm phụ sulfone. Với sự có mặt của một lượng xúc tác tetraethyl ammonium bromide (TEAB), thioether bị oxy hóa bởi IBX để thu được sulfoxide và năng suất gần như là định lượng. Sự hình thành của sulfoxide không được quan sát thấy. Nếu không thêm TEAB, phản ứng sẽ tương đối chậm, cần 12-36 giờ.
2) Ứng dụng của IBX trong phản ứng khử bảo vệ thioacetal (xeton): chuyển đổi carbonyl thành thioacetal (aldehyde) là một phương pháp phổ biến để bảo vệ carbonyl. Tuy nhiên, rất khó để bảo vệ chúng.
Phương pháp đòi hỏi điều kiện oxi hóa khắc nghiệt hoặc muối thủy ngân nên cần tìm thuốc thử nhẹ, ít độc. Acetone-nước (2:15, V ∶ V) làm dung môi - Cyclodextrin（ - Dưới sự xúc tác của CD), IBX được sử dụng để thủy phân thioketal (aldehyde) thành các hợp chất carbonyl tương ứng. Phản ứng có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng với hiệu suất 85 phần trăm ~ 94 phần trăm . Ngoài ra, các nguyên tử halogen, nitroso, hydroxyl, alkoxy, liên kết đôi liên hợp,… không bị ảnh hưởng trong phản ứng.
4. Điều chế các hợp chất cacbonyl oxi hóa IBX andehit, xeton, - không no
Trong hóa học hữu cơ, - Hợp chất cacbonyl không no là loại hợp chất thông dụng và hữu ích, nhưng việc tổng hợp chúng đôi khi là một công việc phức tạp và khó khăn. Trong quá khứ, đã có nhiều báo cáo về phương pháp tổng hợp của họ. Một phương pháp phổ biến là điều chế enol silyl ete từ các hợp chất carbonyl, sau đó sử dụng palladi để xúc tác quá trình oxy hóa , - Các hợp chất carbonyl không no. Một phương pháp khác là sử dụng thuốc thử selen để chuẩn bị thông qua một hoặc hai bước phản ứng. Bằng cách điều chỉnh lượng IBX, nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng, có thể thu được các sản phẩm có độ bão hòa khác nhau:
5. Ứng dụng IBX trong điều chế lacton
Lactone có thể được điều chế bằng cách oxy hóa hemiacet bên trong. Hemiacet bên trong không hòa tan hoặc ít hòa tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ, nhưng hòa tan trong DMSO. Sử dụng DMSO làm dung môi và IBX ở nhiệt độ phòng
Quá trình oxy hóa 1,4-diol - Sản lượng của hemiaxetal bên trong là 60 phần trăm - 88 phần trăm, nhưng không có lacton. Họ nghĩ rằng nó có thể là do trở ngại không gian lớn. Sử dụng etyl axetat/DMSO (9 ∶ 1, V ∶ V) làm dung môi, đun nóng và hồi lưu, IBX đã oxy hóa hemiacet bên trong để thu được lacton với hiệu suất 66 phần trăm ~91 phần trăm .
6. IBX oxy hóa các nguyên tử carbon gắn vào vòng thơm
Nguyên tử C gắn vào vòng thơm là vị trí giàu điện tử, có thể bị oxy hóa thành carbonyl bởi IBX. Phương pháp này có thể được sử dụng để xây dựng nhóm carbonyl tại vị trí mà vòng thơm được gắn vào. Hòa tan chất nền phản ứng và IBX trong fluorobenzene/DMSO (2 ∶ 1, V ∶ V) hoặc DMSO tinh khiết, đun nóng đến 80~90 độ C, và phản ứng có thể tiến hành với năng suất cao và ít sản phẩm phụ.
7. Các ví dụ khác về ứng dụng thành công IBX trong tổng hợp hữu cơ
- Hydroxyl ketone và - Aminoketone là những chất trung gian tổng hợp quan trọng trong hóa hữu cơ và hóa dược. ở lại - Với sự có mặt của cyclodextrin, sử dụng nước làm dung môi, IBX oxy hóa các hợp chất epoxy và azacyclopropane để thu được - Hydroxyl ketone và - Amino ketone. Đây là quá trình tổng hợp một bước của azacyclopropane - Ví dụ đầu tiên về aminoketone:
- Xeton chức năng là chất trung gian rất hữu ích trong quá trình tổng hợp nhiều hợp chất dị vòng, sản phẩm tự nhiên và các hợp chất liên quan. Hợp chất axit o-iodobenzoic-1-o-iodobenzyloxy-2-oxoarylethyl este được tổng hợp bằng cách sử dụng IBX với sự có mặt của kali iodua: