环状二芳基碘盐的合成研究进展1

马姣丽，周旭明，陈嘉琳，许少倩，李晓桐，程辉成

(广东石油化工学院 化学学院，广东 茂名 525000)

二芳基碘盐无毒安全且化学性质稳定，是一类重要的芳基化试剂。自从20世纪80年代初以来，高价有机碘化合物(III)在有机合成领域广泛应用[1，2]，二芳基碘盐可分为线性二芳基碘盐和环状二芳基碘盐(见图1)。在线性碘鎓盐中，碘中心不参与杂环的形成，而环状二芳基碘盐中的碘原子则作为两个芳基桥接的一种良好“中间体”，使得碘中心被包含在两个芳(杂)环或芳稠(杂)环中。环状二芳基碘化合物具有高度缺电子性质，与多种亲核试剂发生芳基化反应能实现合成多功能芳烃[3-5]。关于线性二芳基碘盐的合成和应用已有较多报道[6-8]。但对于环状二芳基碘化合物的合成和应用的有关报道还比较有限[3]。本文将系统地讨论环状二芳基碘盐的合成研究进展，并对部分反应的合成应用进行简单介绍。

图1 二芳基碘盐的分类

1 重氮化反应合成法

1909年，Mascarelli和Benati等提出了合成了环状二芳基碘盐的典型合成方法。该反应是2,2-二氨基二苯基与亚硝酸钠在盐酸溶液中发生重氮化反应，加入碘化钾提供碘负离子，用于制备获得五元环状二芳基氯化碘盐的合成方法(见图2)[9-11]。1968年，此反应又被用于获取环状二芳基碘盐，以2-氨基-2-碘代二苯基为原料发生重氮化反应得到二苄基碘代六氟磷酸盐或四氟硼酸盐形式的环状二芳基碘化合物[12]。

图2 重氮化法合成环状二芳基碘盐

2 无机氧化剂氧化合成法

2015年，Zhdankin课题组报道了具有不同反阴离子的各种二芳基碘盐的合成方法(见图3)[13]。通过使用过硫酸钾复盐(Oxone)氧化2-碘联苯，硫酸处理提供阴离子合成了环状二芳基碘盐硫酸氢盐。通过阴离子交换反应，进而转化为不同阴离子的环状二芳基碘盐。

2020年，Nachtsheim课题组研究了两种一锅法构建碳桥二芳基碘鎓三氟酸盐和四氟硼酸盐的方法(见图4)[14]。在强酸的催化作用下，各种取代的邻碘苯甲醇与富电子芳烃发生弗里德尔-克拉夫特烷基化反应构建邻碘二苯基甲烷骨架，通过Oxone试剂的氧化环化转化为环状二芳基碘盐。此外，他们发现在三氟甲磺酸(TfOH)和间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)的反应条件下，邻碘二苯基甲烷底物也可以有效地进行预期的一锅法反应构建环状二芳基碘盐。

图3 过硫酸钾复盐氧化法制备环状二芳基碘盐

图4 过硫酸钾复盐氧化法一锅法制备环状二芳基碘盐

通过对不同苄醇底物的优化条件，该反应可以扩展到其他官能团环状二芳基碘盐的合成。

3 高碘化合物氧化合成法

在硫酸存在条件下，硫酸碘氧化4,4,-二取代二苯基化合物可以快速构建六元杂环状二芳基碘盐(见图5)[15,16]。在标准条件下反应4,4-二硝基二苯基醚作为反应底物则产生六元氧杂环状二芳基碘盐；此外，该研究也发生通过过氧化氢或过硫酸钾氧化邻碘联芳烃化合物也可以合成六元杂环状二芳基碘盐。例如，如果以正乙酰基-2-碘二苯胺为原料，过硫酸钾为氧化剂则生成六元氮杂环状二芳基碘盐；如果以2-碘二苯亚砜为原料，过氧化氢为氧化剂则生成六元硫杂环状二芳基碘盐。

图5 杂环二芳基碘盐阳离子的合成

图6 高碘试剂氧化制备环状二芳基碘盐

1980年，Koser及合作者开发了环状二芳基碘盐的合成方法(见图6)[17]。在室温下， PhI(OH)(OTs)氧化2-碘芳烃得到三价碘化合物，继而在对甲基苯磺酸的CH3CN溶液中回流1 h制备出环状二芳基碘对甲基苯磺酸盐。

图7 两步合成环状二芳基碘盐

2015年，Hayashi及其合作者报道了在强酸性条件下的二苄碘盐可以通过阴离子交换而进一步转化为其他二苄碘盐的衍生物(见图7)[18]。适当无机盐的甲醇-水溶液处理二苄碘硫酸氢盐产生新的二苄碘三氟甲磺酸盐、溴化盐等衍生物。这种简单而通用的方法，能够制备各种其他的二苄碘盐衍生物。

4 过氧化物氧化合成法

1941年，Lothrop课题组以2, 2’-二氨基联苯为原料，经过氧乙酸氧化反应，再用碘化钾处理，合成二苯基碘代二苯环碘盐[19]。1953年，Beringer及其同事报道了在硫酸存在下，碘代硫酸盐化合物会与芳香族化合物缩合，生成碘盐，得到了不对称的和对称的二芳基碘盐化合物(见图8)[20]。

图8 氧乙酸氧化合成环形二芳基碘盐

2015年，Zhdankin课题组报道了合成环状二芳基碘三氟甲磺酸盐和双(三氟甲基)酰亚胺盐的制备方法(见图9)[13]。该方法采用间氯过氧苯甲酸氧化邻碘联苯，继而在室温下三氟甲磺酸和双(三氟甲烷)磺酰亚胺(Tf2NH)进行阴离子交换，以较高的产率得到了不同阴离子的环状二芳基碘盐。该反应具有操作简单、安全高效及官能团耐受性广泛等优点。

2018年，马姣丽及其合作者报道了使用间氯过氧苯甲酸作为氧化剂合成了十二种不同的环状二芳基碘盐的方法(见图10)[21]。将2- 碘联芳烃、间氯过氧苯甲酸及TfOH依次加入无水的二氯甲烷；然后，在室温下搅拌反应大约1 h，蒸除二氯甲烷得到一些固体混合物；最后，在乙醚中重结晶得到环状二芳基碘三氟甲磺酸盐。通过在不同酸溶液进行搅拌进行阴离子交换，可以制备一系列带有取代基的多种阴离子的环状二芳基碘盐。

图9 间氯过氧苯甲酸氧化制备环状二芳基碘盐

图10 间氯过氧苯甲酸氧化合成环状二芳基碘盐

2020年，Nachtsheim课题组报道了合成环状二芳基碘四氟硼酸盐的方法。该方法使用一级和二级的1-(2-碘苯基)乙基-1-醇类底物与富电子底物发生弗里德尔-克拉夫特烷基化反应构筑联芳烃骨架，然后，通过间氯过氧苯甲酸氧化环化构筑碘杂环骨架(见图11)[14]。例如，在温和的反应条件下，三氟化硼催化1-(2- 碘苯基)-1-醇与甲苯在DCM中发生对位选择性极好的弗里德尔-克拉夫特烷基化反应，继而经过氧化环化反应合成环状二芳基碘盐。

图11 两步一锅合成法

2020年，Wang课题组报道了在环状二芳基碘盐的合成方法(见图12)[22]。首先，通过异丙基氯化镁与1,2-二碘苯反应生成2-碘苯基碘化镁中间体，继而与苯甲醛反应构建邻碘二苯基甲醇；然后，通过亚磷酸还原邻碘二苯基甲醇生成邻碘二苯基甲烷；最后，邻碘二苯基甲烷通过间氯过氧苯甲酸氧化环化生成六元环状二芳基碘盐。

图12 环状二芳基碘盐的多步合成

5 结论和展望

过去的几十年中，环状二芳基碘盐合成方法在不断的研究发展中同样有一步到多步不等的合成步骤。环状二芳基碘盐可利用重氮化反应、无机氧化剂、高碘化物及过氧化物氧化合成。一锅法在环状二芳基碘盐的合成中也被广泛使用，环状二芳基碘盐可通过重氮化反应制备得到。间氯过氧苯甲酸和Oxone试剂是合成线性二芳基碘盐和环状二芳基碘盐较常用的氧化剂，但因其对环境有一定的污染，原子利用率较低。目前，更加简易高效的合成路线已经被开发出来，例如，采用清洁的H2O2作为氧化剂，相比于传统法，该方法简化了后处理流程，减少环境污染，为合成环状二芳基碘盐提供了更多的可能性。环状二芳基碘盐种类仍具有较大的局限性，更多种类的新型环状二芳基碘盐急需进一步开发，流动化学合成法和有机电化学已经成功运用线性二芳基碘盐的合成，这为合成环状二芳基碘盐提供了更多的参考。