学术报告:《炔烃作为1,2-二羰基替代物通过碘化和Kornblum氧化反应在有机合成中的应用》
作者及机构
本文由印度Berhampur University有机合成实验室的Swadhin Swaraj Acharya、Padma Ranjan Rout和Bibhuti Bhusan Parida*(通讯作者)合作完成,发表于期刊*Synlett*,投稿日期为2025年5月30日,属于“Account”类型文章(系统总结性论文)。
研究背景与主题
1,2-二羰基化合物(1,2-dicarbonyl compounds)是构建杂环骨架的重要中间体,广泛存在于药物和天然产物中。炔烃(alkynes)因其高反应活性和天然丰度,成为合成1,2-二羰基的理想前体。本文聚焦于I₂/DMSO和NIS/DMSO(N-碘代丁二酰亚胺/二甲基亚砜)介导的炔烃氧化策略,通过碘化-Kornblum氧化串联反应,将炔烃转化为1,2-二羰基化合物,并进一步与亲核试剂反应构建杂环。该方法的优势在于条件温和、官能团兼容性广,且NIS/DMSO体系此前研究较少。
核心内容与论证
1. NIS/DMSO氧化体系的应用
- 2-酰基苯并噻唑合成:Wu等(2012)报道了苯乙炔(22)与2-氨基苯硫酚(23)在NIS/DMSO中于80°C反应,生成2-酰基苯并噻唑(24)。机理涉及α-碘酮(25)的Kornblum氧化生成苯乙二醛(26),随后与硫酚缩合环化(产率中等,8例底物)。
- 2-酰基恶唑合成:同一团队通过苯乙炔与醋酸铵在120°C反应,经亚胺中间体(30)的分子内环化得到恶唑衍生物(29),但产率较低(15-50%)。
2. I₂/DMSO氧化体系的多样性转化
- 吡嗪和喹喔啉合成:Viswanadham等开发了苯乙炔与乙二胺(36)或邻苯二胺(37)的 domino 反应,以K₂CO₃为碱,110°C下高效构建吡嗪(38)和喹喔啉(39)。电子给体取代基(如-OMe)可提高产率(71-85%)。
- 靛红衍生物合成:Satish等利用2-氨基苯乙炔(43)在I₂/DMSO中100°C反应,通过α-碘酮氧化和胺基亲核进攻,一步合成靛红(45),产率48-88%。
- 三取代吡咯与β-咔啉合成:Dighe等通过苯乙炔与β-烯胺酮或色胺(54)反应,分别构建吡咯(50)和1-酰基-β-咔啉(55),后者可进一步转化为天然产物如Eudistomin Y1(56)和Fascaplysin(58)。
3. 其他杂环与功能分子
- 苯并噻二嗪-1,1-二氧化物:Sathe团队通过炔烃氧化后与2-氨基苯磺酰胺(64)缩合,室温或加热下分别得到非环(65)和环化产物(66)。
- 喹啉与咪唑合成:Yu等通过Povarov反应构建2-酰基喹啉(80),而Naidoo等利用Debus-Radziszewski反应,以炔烃为1,2-二羰基前体,与醛和醋酸铵一锅法合成2,4,5-三取代咪唑(88)。
4. α-酮酰胺的合成
Deshidi等通过I₂/TMSOTf(三氟甲磺酸三甲基硅酯)催化苯乙炔与胺反应,生成α-酮酰胺(93),而Kalmode等以苯甲脒盐酸盐(97)为底物,通过TBHP(叔丁基过氧化氢)辅助氧化得到α-酮亚胺(98)。
研究意义与创新性
1. 方法学价值:系统总结了炔烃作为1,2-二羰基替代物的氧化策略,填补了NIS/DMSO体系的研究空白,为杂环合成提供了高效、温和的路径。
2. 应用潜力:涵盖20余类杂环(如噻唑、喹啉、β-咔啉)和功能分子(如α-酮酰胺),适用于药物后期修饰。
3. 局限性:内炔烃(internal alkynes)的应用仍有限,且天然产物或药物分子的直接转化案例较少,未来需拓展底物范围。
亮点总结
- 串联反应设计:碘化-Kornblum氧化-缩合环化的多步一锅法简化了合成流程。
- 绿色化学特征:以DMSO为氧化剂和溶剂,避免重金属催化剂,符合绿色合成理念。
- 交叉领域启示:为药物化学、材料科学提供了杂环构建的新思路,如抗癌分子Fascaplysin的简洁合成。
结语
本文通过大量实例(37页文献,90余篇引用)展示了炔烃氧化反应的普适性,其核心贡献在于将经典Kornblum反应与现代杂环化学结合,为有机合成提供了兼具学术和工业价值的工具。未来方向包括开发不对称催化和生物活性分子的直接官能化。