关于2-碘酰基苯甲酸IBX的应用

【背景及概述】^[1][2][3]

近20年来，高价碘试剂作为氧化剂，因其具有反应条件温和、产率高、选择性好、对环境友好等特点而得到越来越多化学家的关注。1，1，1-三乙氧酰基-1，1-二羟基-1，2-苯碘酰-3(1H)-酮（DMP，Dess-Martin periodinane）是一种典型的高价碘试剂，在有机合成上已经得到广泛的应用。将2-碘酰基苯甲酸(IBX)与乙酸和乙酸酐的混合溶液加热即可得到DMP。IBX 于1893 年被合成出来，至今已有112年的历史，但由于它在大多数常见的有机溶剂中的溶解度很低，有关它的应用的报道很少。1994 年Frigerio 发现IBX 易溶于DMSO，用它来氧化醇以及1，2-邻二醇效果很好，从而揭开了IBX 在有机合成中的应用的新篇章。作为氧化剂，在DMSO 中氧化伯醇和仲醇表现出与DMP 相似的性质，而当醇具有多官能团时IBX 比DMP 具有更好的选择性；此外DMP 不稳定，不能长时间保存，必须在使用前制备，使用起来很不方便。IBX是一个便宜的、温和的氧化剂，易于制备，比 DMP 具有更好的选择性，还可用于制备脂质与蛋白代谢改善剂氧雄龙等。

【合成】^[1]

IBX是一个便宜的、温和的氧化剂，易于制备，用溴酸钾或者Oxone （2KHSO₅-KHSO₄-K₂SO₄）氧化邻碘苯甲酸即可。

【应用】^[1]

1. IBX 与醇的反应

1）IBX 在DMSO 中与醇的反应：把羟基氧化成羰基是有机合成中很重要的转化反应，有许多方法可以在不同的实验条件下实现这一转化。在DMSO 或DMSO/THF 溶液中，IBX 在室温下可以很快地将伯醇和仲醇氧化分别得到醛和酮，而伯醇不会被继续氧化生成羧酸，有效地杜绝了副产物羧酸的生成。在相同条件下，IBX 将1，2-二醇氧化得到α-酮醇或α-二酮，而1，2-二醇的C—C键没有被氧化裂解。在反应过程中，不需要对氨基进行保护，不会破坏呋喃、吡啶、吲哚等杂环，硅醚、硫醚、烯丙基、烯、炔、缩醛、酮缩硫醇、酯基、酰胺基等官能团在反应中都不受影响：

苄基、烯丙基、炔丙基醇以及二醇在稳定的Wittig试剂存在下被IBX 氧化一釜反应即可得到α，β-不饱和酯。如果中间体醛不稳定或者难以分离，这个方法显得特别有用：

IBX 对醇的氧化反应通常是在DMSO 或DMSO/THF 溶液中进行的，简单地加热(80 ℃)醇、IBX 和有机溶剂如乙酸乙酯、氯仿、苯、乙腈、丙酮、二氯甲烷等的混合物，可将伯醇和仲醇氧化成相应的醛酮；反应结束后过滤除去不溶的副产物和溶剂即可得到相应的羰基化合物，产率为90%～100%。

2）IBX 在无溶剂条件下与醇的反应：在无溶剂条件下，IBX 与伯醇 （1.25∶1，物质的量比）在60～70 ℃反应得到相应的醛，产率可达72%～95%。如果IBX 过量较多，或在高于90 ℃下反应，有一部分醛会被氧化成羧酸。在相同的条件下，仲醇被氧化得到相应的酮，产率也比较高。但在无溶剂条件下，IBX 仅限于氧化烯丙醇和苄醇，脂肪族醇不反应。另外，只适用于小剂量的反应，适

于大规模的合成反应； 如果反应温度比较高，有爆炸的危险。

3）IBX 直接氧化伯醇得到羧酸的反应：在DMSO中用IBX氧化伯醇得到相

应的醛，醛不会被继续氧化成羧酸。但在有O-亲核试剂如2-羟基吡啶(HYP)，N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或1-羟基苯并三唑(HOBt)的存在下，IBX 在室温下就可以把伯醇直接氧化成羧酸，产率为64%～95%。利用这一反应可以将N-保护的β-氨基醇直接氧化成相应的氨基酸而没有外消旋化现象发生：

2.  IBX 与含氮有机化合物的反应

1）IBX 在不饱和N-芳基酰胺、氨基甲酸酯、脲的关环反应中的应用：构建C—N键的方法有： 通过N-亲核试剂对O-官能团的取代，羰基官能团的重排，以及还原氨基化等。但把N直接连接到没有O连接的C上而不产生无害的副产物的方法不多利用IBX 与不饱和N-芳基酰胺、氨基甲酸酯、脲反应得到各种含氮五元杂环化合物，用这个方法选择性地把N-官能团连接到没有活化的烯键上，形

成新的C—N 键。这在合成γ-内酰胺、环状氨基甲酸酯、氨基糖等重要的结构单元和中间体上有着巧妙应用：

2）IBX 在胺氧化脱氢反应中的应用：将胺氧化成亚胺是个很有用的转化，相关的文献报道也不少，但是每一种方法都有一些重大的缺陷。在有机合成中缺少一个温和而又通用的氧化胺的方法，这种状况是十分奇怪的，因为通过胺的氧化可以很容易地制备亚胺和肟等结构单元，而这些结构单元在许多杂环化合物的合成中具有重要的用途。为此对IBX 与苄胺的反应做了研究，发现IBX 在很温和的条件下就可以将仲胺氧化成亚胺，反应所用时间短，而且产率很高，具有选择性。

3）IBX 在含氮杂环化合物的芳构化反应中的应用：许多具有生物活性的天然产物以及药物都是含氮的杂环化合物，因此含氮芳香杂环化合物的合成方法受到化学家们广泛的关注。利用IBX可以由环状的胺合成咪唑、异喹啉、吡啶和吡咯等取代芳香杂环化合物：

3. IBX 与含硫有机化合物的反应

1）IBX 氧化硫醚为亚砜：是一种很有用的化合物，通过一系列的反应可

以将亚砜转化成许多有机硫化物，这些转化在药物和硫天然产物的合成中是很有用的。把硫醚氧化成亚砜，通常都要严格控制反应条件，包括控制好氧化剂

的用量，以减少副产物砜的形成。在催化量的溴化四乙基铵(TEAB)的存在下，利用IBX 将硫醚氧化得到亚砜，产率几乎是定量的，没有观察到砜的形成。如果不加TEAB，反应比较慢，需要12～36 h。

2）IBX 在硫代缩醛(酮)去保护反应中的应用：把羰基转化为硫代缩酮(醛)是保护羰基的一种常见的方法。但是，它们的去保护就比较困难，通常的方

法需要用到苛刻的氧化条件或者汞盐，因此有必要找到一种毒性小的较为温和的试剂。以丙酮-水(2∶15，V∶V)作为溶剂，在β-环糊精(β-CD)的催化下，利用IBX 把硫代缩酮(醛)水解为相应的羰基化合物。反应在室温下即可进行，产率高达85%～94%。并且卤原子、亚硝基、羟基、烷氧基、共轭双键等在反应中不受影响。

4. IBX 氧化醛和酮制备α，β-不饱和羰基化合物

在有机化学中α，β-不饱和羰基化合物是一类常见而又有用的化合物，但是它们的合成有时却是一项繁杂而困难的工作。在过去就有不少关于它们的一些合成方法的报道。一个常用的方法是先由羰基化合物制备烯醇硅醚，然后再用钯催化氧化得到α，β-不饱和羰基化合物。另一个方法是利用硒试剂，通过一到两步反应制备，通过调节IBX 的用量、反应温度以及反应时间，可以得到不同饱和度的产物：

5. IBX 在制备内酯中的应用

通过氧化内半缩醛的方法可以制备内酯。内半缩醛在大多数有机溶剂中不溶或者微溶，但可溶于DMSO。以DMSO 作为溶剂，利用IBX 在室温下一步将

1，4-二醇氧化得到γ-内半缩醛，产率为60%～88%，但没有内酯生成，他们认为可能是由于空间位阻较大。以乙酸乙酯/DMSO (9∶1，V∶V)为溶剂，加热回流，IBX 氧化内半缩醛得到了内酯，产率高达66%～91% 。

6. IBX 氧化连接在芳环上的碳原子

连接在芳环上的C 原子是个富电子的部位，可以被IBX 氧化为羰基，利用这个方法可以在连接芳环的位置上构建一个羰基。把反应底物和IBX 溶于氟苯/DMSO(2∶1，V∶V)或纯的DMSO 中，加热到80～90 °C，反应即可进行，产率高，副产物少。

7. IBX 在有机合成上成功应用的其它例子

α-羟基酮和α-氨基酮在有机和药物化学上是重要的合成中间体。在β-环糊精的存在下，以水为溶剂，IBX 把环氧化合物和氮杂环丙烷分别氧化得到α-羟基酮和α-氨基酮。这是由氮杂环丙烷一步合成α-氨基酮的个例子：

α-官能团化的酮在许多杂环化合物、天然产物及相关化合物的合成中是很有用的中间体，利用IBX 在碘化钾存在的条件下合成了化合物邻碘苯甲酸-1-邻碘苯甲酰氧基-2-氧代芳乙基酯：

【主要参考资料】

[1] 覃开云, et al. 2-碘酰基苯甲酸 (2-Iodoxybenzoic acid, IBX) 在有机合成中的应用. 2006. PhD Thesis.

[2] 贺诗华. 2-碘酰基苯甲酸在氧雄龙合成中的应用. 中国医药工业杂志, 2008, 39.8: 573-575.

[3] 刘玉娇. 猪腰豆, 丁座草的化学成分研究及 IBX 在植物成分转化中的应用. 2015. Master's Thesis. 云南师范大学.