无酸条件下温和高效制备多官能团芳基碘鎓盐的研究

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二芳基碘鎓盐作为一种温和、无毒且性质稳定的芳基化试剂,近年来在有机反应中得到广泛的应用。此外,二芳基碘鎓盐具有生物活性和光化学特性可以被用作阳离子聚合光引发剂。近年来,高官能化的二芳基芳基碘鎓盐又被用作合成正电子发射断层显像技术(PET)所需的放射性药物的前体。酸性条件下氧化芳香碘化物(Ar-I)制备芳基碘鎓盐的方法,文献中已报道数十种,但适用的底物均为不含复杂官能团的芳香碘化物。高度官能化尤其是含酸敏性多官能团的芳基碘化物的直接氧化尚未被报道。高官能化芳基碘鎓盐合成的局限性在一定程度上限制了其作为氟代PET示踪剂前体的应用。基于此,本文提出了一种在无酸条件下合成芳基高价碘(Ⅲ)化物的方法,即运用无酸组合试剂氮-氟试剂/三甲基硅化物直接氧化芳基碘化物。实验中首先选取了对苯碘甲醚和5-碘-2,3-二氢苯并呋喃两种具有代表性的芳基碘化物做为氧化底物,用核磁跟踪其在无酸氧化条件,即氮氟(N-F)试剂/三甲基硅化物(TMSX)作用下的反应进程。经过比较在不同反应溶剂、氧化组合试剂和反应温度下的转化率,得出最优氧化条件为在45下,以1-氯甲基-4-氟-1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷二(四氟硼酸)盐(SelectFluor)/三甲基硅乙酸酯(TMSOAc)。该氧化条件可以在较短时间内实现芳基碘化物的最佳氧化效果。依据实验现象提出了可能的氧化反应机理。其次,选取了16种具有多官能团的芳基碘化物在最优条件下进行氧化,并与传统过氧乙酸和过硼酸/乙酸作为氧化剂的实验结果进行比较。11种芳基碘化物被成功转化为相应的二乙酰氧芳基碘化物,核磁测得的转化率在85%到96%之间。剩余5种芳基碘化物未转化为目标产物。经分析,这是由于在芳基碘化物中含有比碘更易被氧化的反应位点时,氧化首先发生在更易氧化的位点上。4-N,N-二甲基碘苯在被氧化时,由于氮原子上缺乏吸电子基团易被氧化,与Selectfluor/TMSOAc反应迅速生成相应的氮氧化物自由基,核磁氢谱尖锐峰完全。5-碘-N,N-二叔丁氧羰基-尿嘧啶含有易被氧化的双键,在Selectfluor/TMSOAc作用下完全转化为5-碘-N,N-二叔丁氧羰基-4,5-二乙酰氧基脲嘧啶,该化合物结构已通过X-射线单晶衍射得到确认。其它三种芳香碘化物底物则由于芳环电子密度过大,发生了芳环氧化,形成多种无法辨识的氧化产物。由于某些二乙酰氧芳基碘化物极易降解,为了能够得到稳定的易分离的二芳基高价碘(Ⅲ)鎓盐,把得到的11种二乙酰氧芳基碘化物通过与低毒非重金属试剂苯基三氟硼酸钾反应成功的转化成了相应的二芳基碘鎓盐。二乙酰氧芳基碘化物经三甲基硅三氟乙酸活化后与苯基三氟硼酸钾发生金属转移反应,形成二芳基碘鎓三氟乙酸盐。该碘鎓盐与六氟磷酸钾的水溶液经离子交换产生相应的二芳基碘鎓六氟磷酸盐,其中6种是迄今为止未见文献报道的新化合物。所有制备的化合物的分子结构均经过1H-NMR、13C-NMR和质谱得到了证实。综上所述,本文报导了一种无酸条件下直接将高官能化的芳香碘化物氧化成高价芳香碘化物的方法,并讨论了该方法的实用性和局限性。与传统方法相比具有更广的适用性和更高的选择性,对二芳基碘鎓盐的应用,尤其是作为氟代PET示踪剂前体的应用具有重要意义。
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