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二甲亞砜（Dimethyl Sulfoxide，簡稱DMSO），是一類十分重要的極性非質子溶劑，具有來源廣、毒性低、高極性、高沸點、與水混溶等優點，被稱為“萬能溶劑”。除了在有機合成中作為溶劑被廣泛使用外，DMSO還是一種溫和的氧化劑，可實現醇、鹵代物、重鍵等的氧化反應，例如Swern 氧化、Kornblum 氧化、Parikh-Doering 氧化、Pfitzner–Moffatt 氧化等。 注：本文部分圖片反應式參考自網絡 二甲亞砜的氧化性依賴于它的親核性能，作為親核試劑，分子中氧的親核能力要強于硫，在大多數反應中，在親電試劑活化下，親核試劑進攻硫原子得到中間體4，中間體4進一步發生消除丟失一分子二甲硫醚得到雙鍵，從而實現氧化過程。 DMSO參與的氧化反應一般需要在活化劑（E+）的輔助下進行，在活化劑的作用下，能夠增強二甲亞砜中氧原子的離去能力，從而得到硫鎓陽離子。常見的活化試劑有DCC、草酰氯、乙酸酐、三氟乙酸酐、五氧化二磷、吡啶/三氧化硫絡合物、乙酰氯、PDCP等，這些試劑各有其特點，可以根據反應條件和要求的不同，選擇不同的活化劑來達到氧化目的。 1、Swern 氧化 1978年，Daniel Swern 及同事發現了當二甲亞砜和草酰氯在低溫處理以后和一級醇或者二級醇反應能形成一種中間體，而其繼續和三乙胺處理以后能得到相應高收率的醛酮。反應的第一步是低溫下，二甲基亞砜（1a)共振形成（1b）并與草酰氯（2）的親核加成，生成第一個中間體（3），此中間體迅速的分解為CO2和CO，并生成氯化二甲基氯代锍鹽（4），生成關鍵的烷氧基锍離子中間體（6）。在加入了兩當量的堿后，發生去質子作用生成硫葉立德（7）。通過一個五元環的過渡態，硫葉立德（7）進一步分解為二甲基硫醚以及氧化產物（8）。 2、Pfitzner-Moffatt 氧化 1963年 Moffatt 和他的學生 Pfitzner 發現 DMSO/DCC 組合可用于醇的氧化，該反應涉及到一個烷氧基硫葉立德中間體。 3、Albright-Goldman 氧化 用無水醋酸做DMSO的活性化劑的將醇氧化為醛酮的反應。反應也可在在室溫下進行，延長反應時間至12-24小時。該反應特別對立體位阻較大的醇的氧化效果較好。 4、Parikh-Doering 氧化 以二甲亞砜為氧化劑，三氧化硫-吡啶絡合物為活化劑，三乙胺為堿而將伯醇和仲醇轉化為相應的醛酮。機理與swern氧化反應類似，二甲亞砜與三氧化硫在0°C或室溫下發生加成，并受到醇進攻，生成關鍵的烷氧基锍離子中間體，該中間體接下來被堿去質子化為相應的硫葉立德，然后硫葉立德經五元環過渡態、釋放二甲硫醚，得到醛酮。 5、Komblum氧化 利用DMSO作為氧化劑將鹵代烷氧化為相應的羰基化合物的反應被稱為Kornblum氧化。該反應首先進行SN2取代，產生烷氧基锍離子，然后再用堿（如三乙胺、碳酸氫鈉）消除一個質子和二甲硫醚而得到醛。 總結：DMSO是最為廣泛使用的亞砜之一，亞砜（S=O）中負電荷集中在氧上，具有一定的親核性，在各種親電試劑的作用下，氧被離去，亞砜的α-H具有一定的酸性，在堿作用下形成硫葉立德，從而可以實現醇、環氧等的氧化反應。 DMF（二甲基甲酰胺）是一種高沸點極性非質子溶劑，能和水以及大部分有機溶劑互溶，并且可以促使SN2反應的進行，是有機合成最常用的溶劑之一。純二甲基甲酰胺是沒有氣味的，但工業級或變質的二甲基甲酰胺則有魚腥味，因其含有二甲基胺的不純物，因此在使用DMF做溶劑時，應注意蒸餾純化。 除做溶劑外，DMF也是一種重要的合成子，可以作為親電試劑、親核試劑和自由基試劑，參與多類化學反應，最著名的便是Vilsmeier反應，DMF和POCl3作用所形成的Vilsmeier試劑可以實現各類芳香化合物的甲酰基化反應。此外，DMF作為前體也能實現氨基羰基化和胺化，甚至可以和苯炔發生反應，本文將對DMF參與的這些反應一一介紹。 1，甲酰基化反應 Vilsmeier試劑是最重要的甲酰基化試劑之一，和DMSO類似，DMF的O原子具有一定的親核性，在親電試劑POCl3活化下可以離去O，最終得到亞胺結構化合物。 Vilsmeier試劑可以實現芳環化合物、雜芳環化合物以及富電子烯烴的甲酰化反應。
除Vilsmeier試劑外，具有強親核性的試劑，可以和DMF發生類似酰胺的水解反應，得到相應的甲酰化產物，例如鋰試劑與DMF反應會得到二甲基氨基鋰和相應的甲酰化產物。在咪唑催化下，DMF可以實現伯胺的甲酰化反應，在該反應中，咪唑對羰基親核進攻，使得二甲胺離去，得到中間體9，中間體9繼續被伯胺親核進攻，最后實現甲酰化反應。
2，胺羰基化反應 醛基C-H鍵的鍵解離能和H-Br差不多，可以被各種過氧化合物引發得到酰基自由基，酰基自由基能以自由基偶聯等方式實現胺羰基化反應。
在金屬催化的反應中，DMF常常作為配體，有時也會參與反應，鹵代芳烴與鈀發生氧化加成，與DMF/MeONa復合物配位，然后釋放出甲醇，經歷還原消除，可實現鹵代芳烴的胺羰基化反應。
DMF作為金屬中心的配體，也可以接受外來試劑的進攻，實現各類底物的胺羰基化反應。 3，胺化反應 DMF是二甲胺基的重要來源之一，可以實現各種鹵代烴的二甲胺基化反應，DMF形成二甲胺基主要有以下兩種方式：a）DMF與鹵代烴底物作用，N有一定的親核性，與R-X作用得到季銨鹽，該季銨鹽可以釋放出CO和HX，從而實現二甲胺化反應；b）DMF脫去一分子CO先形成二甲胺，再與R-X發生反應。
在銅催化下，DMF可以作為二甲胺源，實現苯并惡唑類化合物與二甲胺的氧化偶聯反應。
4，和苯炔反應 DMF可以和苯炔發生類似[2+2]環加成的反應，得到苯并四元氧雜環，該中間體能夠視為雙烯等價體，與一些親雙烯體發生D-A反應，也能發生一些類似Michael加成的反應。
5，總結 DMF是一種實驗室以及工業上常用的溶劑，也可以作為甲酰化、胺化以及胺羰基化反應的前體，在這些反應的基礎上可以方便的制備醛、酮、胺、酰胺和氰等化合物。溶劑是有機反應中十分重要的一環，有時甚至是關鍵性地因素，能影響反應的產率、化學選擇性、立體選擇性，甚至決定了反應是否進行，在選用反應溶劑時，我們有必要對溶劑的物理性質以及反應性有一定的了解。 單質碘是有機化學中結構最為簡單的反應試劑之一，具有氧化性, 酸性和親電性3類基本化學性質，基于這三個性質，單質碘廣泛用于有機合成之中。
碘元素雖然在自然界豐度不高(豐度在地殼中排第47位), 但分布十分廣泛, 普遍存在于無機礦石和有機生物體內。目前世界上所使用的碘元素主要有兩個來源，一種是海洋中富含碘元素的無機鹽；另一種是來源于智利的含有碘酸鹽的礦石。 目前世界上對碘元素的需求大概如下圖所示，其中用于有機合成領域的比例高達35%（有機化學反應試劑19%+制藥及藥物中間體16%）。本文將基于碘單質的三個基本性質對其在有機合成中的應用進行介紹。
一、氧化性 1、 醇或醛的氧化 在相應的親核試劑存在下, 單質碘可以將醇或者醛氧化成酯、酰胺或者脲類化合物。下圖是醛在醇存在下被氧化為酯和醇在氨存在下被氧化為氰的兩個例子。
2、硫醚氧化 單質碘作為消毒殺菌劑的機制就是將病毒或細菌結構中半胱氨酸的巰基氧化成二硫化物，使蛋白質變性，從而起到滅毒殺菌的效果。在有機合成中，也常用碘單質的這個特性將硫醇或硫酚轉變為二硫化物。另外，硫醚在水溶液中可被碘單質氧化為亞砜。
3、氧化形成 C—C鍵 單質碘在甲醇鈉的作用下可促進對溴苯乙腈的脫氫二聚反應，反應歷程依次經歷拔氫、單質碘氧化形成自由基、自由基偶聯、碘化，最后消除HI得到產物。
二、酸性 單質碘在質子溶劑中一般起到Br?nsted酸的作用，而在非質子溶劑中起到lewis酸的作用。 1、Lewis 酸催化劑 單質碘因其外軌道接受電子而可作為Lewis酸催化劑，單質碘催化劑具有價格便宜、對空氣水不敏感、后處理簡便等特點，在Aldol反應、Michael加成反應、Mannich反應等的催化中都有較好的應用。使用催化量的碘就可對羰基、亞胺等進行活化，從而實現親核試劑對這些官能團的親核進攻。
2、Br?nsted酸催化劑 碘單質作為Br?nsted酸催化劑主要是在質子溶劑中生成的HI起作用，可用于羰基等的活化、去保護等反應中。
三、親電性 碘單質具有親電性，在親核試劑的作用下，可以實現烯烴等的雙官能團化。該反應可能經歷一個電荷轉移復合物或碘鎓離子歷程。
四、總結 單質碘是一種簡單易得、綠色高效的催化劑，圍繞著其氧化性、酸性、親電性這三大基本性質可設計開發一系列新反應。 |
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