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樟腦醌是一種具有生理活性和光敏活性的單萜類雙酮化合物,也是一種重要的手性合成中間體,在生物、醫藥、電子、化工等相關領域得到廣泛應用。如樟腦醌可作為探針試劑應用于組合酶學特性研究[1]。
在醫藥領域作為一種高效低毒的光敏劑用于制造丙烯透鏡、牙齒填料、牙釉質修補劑、牙黏接劑、外科模制品、醫用膏藥等;在工業上,樟腦醌在電子工業領域用于制造印刷電路板,光電儀器的密封絕緣件、顯影材料、全息照相與打印、復印、傳真等設備中的記錄媒質、光聚合的催化劑等,還可用于制造光降解的乙烯聚合物。這對于緩解環境污染顯然也很有問題。此外樟腦膏是一種重要的手性中間體,作為手性前驅體在不對稱合成中也有廣泛應用。[2]
1.1水解法
水解法是人們最早采用的一種方法。它以3-肟基樟腦為底物,水解得到樟腦醌。但由于底物較難制備,所以這種方法現在已逐漸被淘汰。
1.2化學氧化法
1.2.1以樟腦為底物
1934年,Evans等人發現,在乙酸配中用二氧化硒直接氧化樟腦即可得到樟腦醌。反應的典型條件是在140-150℃下,加熱3-4h。待反應結束后用乙酸萃取,萃取液用濃堿液中和后,樟腦醒因不溶于水而析出。再用升華法或重結晶法提純。此方法步驟簡單,產率較高,可達90%左右,所以到現在還被人們廣泛采用。但是方法中所用的二氧化硒是劇毒化合物,產物中有硒類物質的殘留,從而會限制樟腦醌在醫藥方面的應用。
1.2.2以硫代樟腦為底物
由于二氧化硒是劇毒氧化劑,反應溫度也較高,所以人們一直在尋找溫和、無毒的氧化方法來代替二氧化硒法。七十年代以來,由Barton等人發展了一種溫和的氧化方法。他們以苯硒酸配為氧化劑,在室溫下可氧化多種黃酸醋,硫代羰基衍生物等。硫代樟腦在此條件下氧化成樟腦醌,,產率可達90%。反應條件溫和,不足之處是仍使用了硒化合物。七十年代末,Chaussin等人發現,若在氫化鈉(NaH)存在下,將硫代樟腦衍生為相應的硫代樟腦烯醇醚后,用臭氧即可氧化。他們在-70℃時,往硫代樟腦烯醇醚的吡啶—二氯甲烷溶液中通臭氧至飽和,結果得到了65%的樟腦醌。此反應氧化劑安全易得,反應也容易進行,但是底物制備較繁,產率也有待提高。不過,在這個反應中,沒有發生經典的臭氧斷裂雙鍵的反應,所以人們對研究其反應機理一直抱有很大興趣。初步結果表明,雙鍵上的順式氫起了關鍵作用,但具體機理還有待深人研究。
1.2.3以3-溴樟腦為底物
九十年代以來,Hattori等人發現在3-溴樟腦的二甲基亞砜溶液中加入碘化鈉后,通入空氣氧化,在150℃下反應6h,得到了97%的樟腦醌。用此方法進行合成時,在小樣(原料量小于1g)試驗具有較好的得率和純度,而進行放大實驗(原料量1g~100g)時,反應不完全,收率低。此外,此方法中所使用的碘化鈉大大過量,其物質的量是3-溴樟腦的4倍。
1.3光化學氧化法
自從光化學成為一種新型而有效的反應手段以來,人們也研究過用光化學的方法制備樟腦醌。八十年代,okada等人在氧氣存在下,在氧氣存在下,以四苯卟吩(TPP)或亞甲基藍(MB)為光敏劑,用鈉燈照射3一重氮基樟腦的苯或二氯甲烷溶液,反應1h,可得到51%~61%的樟腦醌。副產物為樟腦酸酐產率在24%到38%之間。機理反應如下。
因為樟腦酸酐也是有價值的精細化工產品,所以從總體產率來看,還是令人滿意的。不過底物3-重氮基樟腦的制備較難。所以這種方法的應用也受到了限制。但光化學方法作為一種清潔的反應手段,日益受到人們的青睞,所以如能將此方法加以改進,也不失為一條有前景的合成路線
1.4消除法
八十年代,Creary發現,3-羥基樟腦的三氟甲磺酸酯在叔丁醇鉀/叔丁醇中,室溫下5min后就得到了92%的樟腦醌。因為三氟甲磺酸根是非常好的離去基團,所以在堿作用下很易發生消除反應。此反應條件溫和,反應迅速,產率較高,但所使用的底物制備繁瑣,成本較高.如果能簡化底物的制備,也不失為一條有意義的合成路線。
1、生理活性物質
樟腦醌是一種生理活性物質。在生物學中,它常作為探針試劑研究酶的性質。在設計酶模型時,也常用它來做底物檢驗酶模型的合理性。有人發現它與蛙的嗅覺有關,可用于化學傳感器的研制,也在在中草藥木香蕾中檢出了較多的樟腦醌成分[3],顯示出它在藥學上也有一定潛力。
2、光敏劑
樟腦醌作為一種高效低毒的光敏劑,在醫學和工業上都得到了廣泛應用。樟腦醌、蒽醌類MPI在遠紫外區吸收較強,適用于引發UV固化有色涂料體系的聚合;大分子樟腦醌引發能力比小分子樟腦醌更高,但誘導期稍長。大分子樟腦醌引發能力比小分子樟腦醌更高。在醫學上,它用于制造丙烯透鏡、牙齒填料、牙釉質修補劑、牙粘接劑、外科模制品、醫用膏藥等。在工業上,它用于制造印刷電路板,光電儀器的密封絕緣件、顯影材料、全息照相與打印、復印、傳真等設備中的記錄媒質、光聚合的催化劑等等。它還用于制造光降解的乙烯聚合物,這對于緩解環境污染顯然也很有意義。
3、不對稱合成
旋光性的樟腦醌作為手性前體,在不對稱合成中應用也較廣泛。人們常利用樟腦的剛性骨架來進行立體化學控制,效果通常很好。另外,旋光性的樟腦醌還用作手性拆分劑,可對1,2-二醇進行動力學拆分。
[1]張淑嫻,利允隆.樟腦醌合成的研究進展[J].廣州化學,1998(2):47-50.
[2]張浩波,王明亮.樟腦醌的合成[J].江蘇化工,2005,33(05):39-40.
[3]張淑嫻,李允隆.樟腦醌合成的研究進展[J].廣州化學,1998(2):47-50.
[4]都恒青,趙曦,方洪拒.藥物分析雜志,1989;9(l):18一21