DDQ的介绍与应用

DDQ的介绍与应用

DDQ的分子式为2,3-二氯-5,6-二氰对苯醌（DDQ），一种醌类。

DDQ的结构式

2,3-二氯-5,6-二氰对苯醌[1] 别名 二氯二氰基对苯醌；二氯二氰对苯醌；2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌；二氯二氰苯醌 DDQ的性质

亮黄色固体。标准电极电势1000mV。微溶于水，溶于苯、二氯甲烷、二恶烷、乙酸，易溶于四氢呋喃、乙酸乙酯。已商品化。

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(1)DDQ 在B-咔啉生物碱合成中的应用

对空气有一定的稳定性，但遇水会放出氰化氢，需在惰气保护的无水环境下使用。

70 年代末以来, Ohmoto 等[ 1] 先后从臭椿和苦木类植物中分离出多种以B-咔啉为母体的生物碱, 确定了其结构。Cook 等[ 2] 已实现了其中若干化合物的合成, 研究了它们的生理作用。合成的基本路线是B-吲哚乙胺( 色胺) 或其衍生物的盐酸盐与醛经由Pictet-Spengler 反应生成1, 2, 3, 4-四氢-B-咔啉, 经DDQ 氧化得4-位酮, 再以B-咔啉酮为母体, 经环化、缩合等, 可得多种B-咔啉类生物碱。

四氢-B-咔啉中的四氢-吡啶环不稳定, 其4-位氢和2-位氮是活性部位, 在4-位氧化时, 为避免2-位氮的氧化, 通常是将其酰化加以保护, 常用酰化剂为苯甲酰氯或氯代乙酰氯。氧化产物酮较稳定, 既可较长时间保存, 又可发生多种类型反应, 是合成生物碱的重要中间

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体。2, 3-二氯-5, 6-二氰基对苯醌( DDQ)氧化是合成此类中间体的重要反应之一 。

实验部分

1. 仪器与试剂

日本Shimadzu UV-240 紫外光谱仪; 美国Nicolet 550 FT-IR 红外光谱仪( KBr) ; FT-80A 核磁共振波谱仪; 美国PE-2400 元素分析仪; WC-1 型熔点测定仪( 四川大学科仪厂) , 温度计未经校正。DDQ 为美国Sigma 公司产品, 底物四氢-B-咔啉及其相关衍生物自制, 溶剂为分析纯。

2. 实验步骤

按所需摩尔比将DDQ 与反应底物均匀混合, 铺散到圆底烧瓶底部, 冷浴降至所需温度, 适量THF： H2O( VTHF：VH2O= 9：1) 冷至相同温度后加入同一烧瓶中, 低温下搅拌若干小时, 撤去冷浴, 继续搅拌2h, 反应混合物由蓝色变为红色。反应完毕, 将反应混合物加到一定量的1mol/ L KOH 溶液中, EtOAc萃取2 次, 合并萃取液, 用1mol/ L KOH 溶液洗涤2 次, 饱和食盐水洗涤2 次, 无水Na2SO4 干燥, 减压蒸去溶剂, CH2Cl2 重结晶, 得白色或淡黄色晶体产物。反应进程用TLC 监测, 产物经波谱分析确证, 与文献[ 3, 4] 报道相符。

结果与讨论

表1 实验结果

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DDQ 对四氢-B-咔啉的氧化, 受反应温度、时间、溶剂、反应底物结构以及DDQ 与反应底物摩尔比的影响。一般情况下, 低温有利于反应, 反应时间在10h 以上, 反应底物的空间结构则直接与反应的立体化学相关。

1. 溶剂对反应的影响

反应均在极性溶剂中进行。若需得脱氢产物, 应用THF- MeOH[ 5] ; 如从6 经DDQ 氧化为7 时用THF - MeOH ( VTHF BVMeOH = 1B1) , 产率为44% 。若向四氢-吡啶环4-位引入羰基, 则用THF： H2O( VTHF：VH2O= 9：1) 。改变二者比例均使副产物( 4-羟基化合物) 增加。

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2. molDDQBmolS 对反应的影响

DDQ 与反应底物( S) 的摩尔比对反应有决定性的影响。1 氧化为羰基化合物2 时发现有副产物羟基化合物3 生成, 调整摩尔比, 可生成单一产该反应为:

由表2 可见, 当molDDQBmolS= 2. 5 时, 只有氧化的第一阶段生成醇( 3) , 随着摩尔比增加, 酮( 2) 的产率提高; 摩尔比增加到一定值时可得单一产物2。根据Braude 等[ 6] 提出的DDQ 在氧化过程中形成电荷迁移络合物和Oikaw a[ 7] 提出的烯醇式重排理论, 推断其反应过程如下:

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DDQ 主要限于使易于烯醇化的酮脱氢，而对于酯和酰胺的脱氢则需要比较强的条件，除非能很好的稳定碳正离子。比如，在硅试剂如双三甲基硅烷基三氟乙酰胺( BSTFA) 存在下，DDQ 能够高产率、高选择性地得到脱氢的酰胺。Michael 等［10］在制备非那雄胺( Finasteride) 时采用此方法得到良好收率和质量的产物( 反应式(10) )。

2 苄基位和烯丙位的氧化

一般饱和醇对DDQ 是相对稳定的，但处于苄基位和烯丙位的羟基可以被DDQ 氧化;还有些位阻大的仲醇在回流、延长反应时间和共氧化剂的存在下也可以被氧化成酮，该过程可能是立体张力的释放。处于苄基和烯丙基位的其他基团也可以被DDQ 氧化。Kalena 等［11］用DDQ /PbO2体系把富电子的二苯甲醇氧化为二苯甲酮( 反应式(11))

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Branytska 等［12］用DDQ 氧化羟甲基合成了一系列的芳香醛( 反应式(12) )。

Peng 等［13］用DDQ 选择性地把1，2-二醇中苄基或烯丙基位的羟基氧化成羰基( 反应式(13) )。

DDQ 在一定条件下能把苄基的C—H 氧化成羰基。这可能是通过把苄基位先脱氢形成碳正离子，然后羟基或乙酰氧基负离子进攻碳正离子，再进一步氧化而得到羰基化合物的历程来完成的。Wang等［14］以四氢呋喃/ 水(9∶ 1) 为溶剂，在0℃用DDQ 氧化苄基亚甲基成羰基( 反应式(14) )。

Kumar 等［15］在无水醋酸存在下，通过超声活化DDQ 催化氧化苄基为乙酰氧基( 反应式(15) )。

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Dufour 等［16］以醋酸/ 水为溶剂，用DDQ 氧化咔唑衍生物为4-氧代-1，2，3，4-四氢-11H-苯并［a］咔唑( 反应式(16) )。

DDQ 可以在温和的反应条件下将烯丙基或苄基醚转换成相应的羰基化合物。Wang 等［17］用DDQ氧化双苄基醚高产率、高选择性地得到单醛产品( 反应式(17))

DDQ 氧化芳基丙烯双键时，在不同的条件下可以得到不同的产品。Iliefski 等［18］用DDQ 氧化取代苯基丙烯在不同的条件下分别得到了肉桂醛、肉桂酸甲酯和乙酰缩醛( 反应式(18) )。

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DDQ 可以一步氧化肉桂醛的衍生物为肉桂酸酯衍生物。Sinha 等［19］在多相催化体系中，用DDQ 氧化肉桂醛或取代的肉桂醛得到(E) -肉桂酸酯( 反应式(19) )。

3 氧化偶联环合

当苯酚或烯醇化的酮不能经历α，β-脱氢时，DDQ 就催化其发生环合反应。She 等［20］在合成( ± )Sinaiticin 时，用DDQ 在干燥的二氧六环中形成吡喃酮环得到其中间体( 反应式(20) )。

Puranik 等［21］用DDQ 在含痕量水的苯中回流12h 把8-烯丙基-7-

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羟基色满酮氧化环合得到吡喃酮色满酮( 反应式(21) )。

Yu 等［22］在全合成蛇根吲哚生物碱16-去氢-epiaffinisine 时，最后一步用DDQ 在四氢呋喃中回流1h，以98 % 的产率立体专一性地得到了目标产物( 反应式(22) )。

异噁唑是重要的杂环化合物，常见的一种合成方法是用碘/ 碘化钾、NBS 等氧化α，β-不饱和肟。Desai 等［23］在温和的条件下，用DDQ 氧化α，β-不饱和肟的查耳酮得到3，5-二取代的异噁唑，为制备3，5-二取代的异噁唑提供了简便的方法( 反应式(23) )。

吲哚生物碱是天然产物的一个重要家族，并且大多数具有重要的生理活性，吲哚3 位的炔丙基化反应因其可以衍生很多其他官能团而受到

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