Введение

Идоксибензойная кислота (IBX) — это органическое соединение, используемое в органическом синтезе в качестве окислителя. Этот периодинан особенно хорошо подходит для окисления спиртов до альдегидов. IBX получают из 2-иодобензойной кислоты, бромата калия и серной кислоты. Фриджерио и его коллеги также показали в 1999 году, что бромат калия можно заменить на коммерчески доступный Оксон. Одним из основных недостатков IBX является его ограниченная растворимость; IBX не растворяется во многих распространенных органических растворителях. Ранее считалось, что IBX чувствителен к ударам, но впоследствии было предположено, что чувствительность образцов IBX к ударам обусловлена остаточным броматом калия, оставшимся после его синтеза. Коммерческий IBX стабилизируется карбоновыми кислотами, такими как бензойная и изофталевая кислоты.

Механизм реакции

Механизм реакции окисления спирта в альдегид, согласно гипервалентному механизму кручения, включает реакцию обмена лиганда, в которой гидроксильная группа замещается спиртом, за которой следует кручение и реакция элиминирования. Кручение необходимо, поскольку двойная связь йода с кислородом ориентирована вне плоскости с алкоксигруппой, и согласованное элиминирование не может произойти. Эта реакция кручения представляет собой перегруппировку, в которой атом кислорода перемещается в правильную плоскость для формирования 5-членного циклического переходного состояния в реакции элиминирования, и, согласно расчетам с использованием вычислительной химии, является стадией, определяющей скорость окисления. Механизм кручения также объясняет, почему окисление протекает быстрее для более объемных спиртов, чем для менее объемных. Кручение продвигается вперед благодаря стерическим затруднениям, возникающим между орто-водородом и протонами алкоксигруппы, а более крупные алкоксигруппы создают большее стерическое отталкивание. Те же расчеты предсказывают значительно более высокую реакционную способность производного IBX, с 100-кратным увеличением скорости реакции, при замене этого орто-водорода метильной группой, что облегчает кручение до тех пор, пока реакция элиминирования не станет стадией, определяющей скорость. IBX существует в виде двух таутомеров, один из которых является карбоновой кислотой. Известно, что кислотность IBX, определенная в воде (pKa 2.4) и ДМСО (pKa 6.65), влияет на органические реакции, например, кислотно-катализируемую изомеризацию, сопровождающую окисление.

Область применения

IBX также доступен в виде силикагеля или полистирола, связанного с IBX. Во многих применениях IBX заменяется периодинаном Десса-Мартина, который лучше растворим в обычных органических растворителях. Примером реакции является окисление IBX, используемое в полном синтезе эйкозаноида: Мор, Финни и Ван Арман показали, что обычные органические растворители подходят для многих окислений IBX, несмотря на его низкую растворимость, и на самом деле могут упростить очистку продукта. В 2001 году К. К. Николау и его коллеги опубликовали серию статей в журнале «Журнал Американского химического общества», демонстрируя, в частности, использование IBX для окисления первичных и вторичных бензильных углеродов до ароматических альдегидов и кетонов соответственно.

Окислительный расщепление

IBX примечателен способностью окислять вицинальные диолы (или гликоли) до дикетонов без разрыва углерод-углеродной связи, однако окислительное расщепление гликолей до двух альдегидов или кетонов может происходить при использовании измененных условий (повышенные температуры или растворитель – трифторуксусная кислота). Механизм реакции этого расщепления гликоля основан на первоначальном образовании аддукта между IBX и ДМСО с образованием промежуточного соединения 3, в котором ДМСО выступает в качестве уходящей группы для входящего спирта 4 с образованием промежуточного соединения 5. При этом выделяется один эквивалент воды, формируя спиробициклический периодинан 6, что подготавливает почву для фрагментации до 7. В присутствии α-гидроксильных протонов происходит конкурентное окисление до ацилоина. Трифторуксусная кислота способствует протеканию реакции в целом.

α-гидроксиляции

Кирш и его коллеги смогли гидроксилировать кетосоединения с помощью IBX в α-положении в мягких условиях. Этот метод можно распространить на β-кетоэфиры.

Окисление β-гидроксикетонов в β-дикетоны

Бартлетт и Бодри обнаружили, что IBX является ценным реагентом для превращения β-гидроксикетонов в β-дикетоны. IBX обеспечивает выходы, превосходящие как окисление по Сверну, так и окисление по Десс-Мартину.