樟脑醌的制备方法和应用

概述

樟脑醌是一种具有生理活性和光敏活性的单萜类双酮化合物，也是一种重要的手性合成中间体，在生物、医药、电子、化工等相关领域得到广泛应用。如樟脑醌可作为探针试剂应用于组合酶学特性研究^[1]。

在医药领域作为一种高效低毒的光敏剂用于制造丙烯透镜、牙齿填料、牙釉质修补剂、牙黏接剂、外科模制品、医用膏药等；在工业上，樟脑醌在电子工业领域用于制造印刷电路板，光电仪器的密封绝缘件、显影材料、全息照相与打印、复印、传真等设备中的记录媒质、光聚合的催化剂等，还可用于制造光降解的乙烯聚合物。这对于缓解环境污染显然也很有问题。此外樟脑膏是一种重要的手性中间体，作为手性前驱体在不对称合成中也有广泛应用。^[2]

制备方法

1.1水解法

水解法是人们最早采用的一种方法。它以3-肟基樟脑为底物，水解得到樟脑醌。但由于底物较难制备，所以这种方法现在已逐渐被淘汰。

1.2化学氧化法

1.2.1以樟脑为底物

1934年，Evans等人发现，在乙酸配中用二氧化硒直接氧化樟脑即可得到樟脑醌。反应的典型条件是在140-150℃下,加热3-4h。待反应结束后用乙酸萃取，萃取液用浓碱液中和后,樟脑醒因不溶于水而析出。再用升华法或重结晶法提纯。此方法步骤简单，产率较高，可达90%左右，所以到现在还被人们广泛采用。但是方法中所用的二氧化硒是剧毒化合物，产物中有硒类物质的残留，从而会限制樟脑醌在医药方面的应用。

1.2.2以硫代樟脑为底物

由于二氧化硒是剧毒氧化剂，反应温度也较高，所以人们一直在寻找温和、无毒的氧化方法来代替二氧化硒法。七十年代以来，由Barton等人发展了一种温和的氧化方法。他们以苯硒酸配为氧化剂，在室温下可氧化多种黄酸醋,硫代羰基衍生物等。硫代樟脑在此条件下氧化成樟脑醌,，产率可达90%。反应条件温和，不足之处是仍使用了硒化合物。七十年代末，Chaussin等人发现，若在氢化钠(NaH)存在下，将硫代樟脑衍生为相应的硫代樟脑烯醇醚后,用臭氧即可氧化。他们在-70℃时,往硫代樟脑烯醇醚的吡啶—二氯甲烷溶液中通臭氧至饱和，结果得到了65%的樟脑醌。此反应氧化剂安全易得,反应也容易进行,但是底物制备较繁,产率也有待提高。不过,在这个反应中,没有发生经典的臭氧断裂双键的反应,所以人们对研究其反应机理一直抱有很大兴趣。初步结果表明,双键上的顺式氢起了关键作用,但具体机理还有待深人研究。

1.2.3以3-溴樟脑为底物

九十年代以来，Hattori等人发现在3-溴樟脑的二甲基亚砜溶液中加入碘化钠后，通入空气氧化，在150℃下反应6h，得到了97%的樟脑醌。用此方法进行合成时，在小样（原料量小于1g）试验具有较好的得率和纯度，而进行放大实验（原料量1g~100g）时，反应不完全，收率低。此外，此方法中所使用的碘化钠大大过量，其物质的量是3-溴樟脑的4倍。

1.3光化学氧化法

自从光化学成为一种新型而有效的反应手段以来,人们也研究过用光化学的方法制备樟脑醌。八十年代,okada等人在氧气存在下,在氧气存在下，以四苯卟吩（TPP）或亚甲基蓝(MB)为光敏剂，用钠灯照射3一重氮基樟脑的苯或二氯甲烷溶液,反应1h，可得到51%~61%的樟脑醌。副产物为樟脑酸酐产率在24%到38%之间。机理反应如下。

因为樟脑酸酐也是有价值的精细化工产品,所以从总体产率来看,还是令人满意的。不过底物3-重氮基樟脑的制备较难。所以这种方法的应用也受到了限制。但光化学方法作为一种清洁的反应手段,日益受到人们的青睐,所以如能将此方法加以改进,也不失为一条有前景的合成路线

1.4消除法

八十年代,Creary发现,3-羟基樟脑的三氟甲磺酸酯在叔丁醇钾/叔丁醇中，室温下5min后就得到了92%的樟脑醌。因为三氟甲磺酸根是非常好的离去基团，所以在碱作用下很易发生消除反应。此反应条件温和，反应迅速，产率较高，但所使用的底物制备繁琐，成本较高.如果能简化底物的制备,也不失为一条有意义的合成路线。

应用前景^[3]

1、生理活性物质

樟脑醌是一种生理活性物质。在生物学中，它常作为探针试剂研究酶的性质。在设计酶模型时，也常用它来做底物检验酶模型的合理性。有人发现它与蛙的嗅觉有关，可用于化学传感器的研制，也在在中草药木香蕾中检出了较多的樟脑醌成分[3]，显示出它在药学上也有一定潜力。

2、光敏剂

樟脑醌作为一种高效低毒的光敏剂，在医学和工业上都得到了广泛应用。樟脑醌、蒽醌类MPI在远紫外区吸收较强,适用于引发UV固化有色涂料体系的聚合;大分子樟脑醌引发能力比小分子樟脑醌更高,但诱导期稍长。大分子樟脑醌引发能力比小分子樟脑醌更高。在医学上，它用于制造丙烯透镜、牙齿填料、牙釉质修补剂、牙粘接剂、外科模制品、医用膏药等。在工业上，它用于制造印刷电路板，光电仪器的密封绝缘件、显影材料、全息照相与打印、复印、传真等设备中的记录媒质、光聚合的催化剂等等。它还用于制造光降解的乙烯聚合物，这对于缓解环境污染显然也很有意义。

3、不对称合成

旋光性的樟脑醌作为手性前体，在不对称合成中应用也较广泛。人们常利用樟脑的刚性骨架来进行立体化学控制，效果通常很好。另外,旋光性的樟脑醌还用作手性拆分剂，可对1,2-二醇进行动力学拆分。

参考资料

[1]张淑娴，利允隆．樟脑醌合成的研究进展［J］．广州化学，1998(2):47－50．

[2]张浩波,王明亮.樟脑醌的合成[J].江苏化工,2005,33(05):39-40.

[3]张淑娴,李允隆.樟脑醌合成的研究进展[J].广州化学,1998(2):47-50.

[4]都恒青,赵曦,方洪拒.药物分析杂志,1989;9(l):18一21