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兰州大学博士学位论文无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 摘要 本论文主要报道了无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究。使用的无机 单电子氧化剂主要包括o x o n e ( k h s o s k h s 0 4 k 2 s 0 4 ) 和n o + 。 论文共分为六 童： 第一章，文献综述了无机单电子氧化剂o x o n e 的研究现状，对其发展历史 和参与的有机化学反应做了全面的概述。 第二章，主要介绍了o x o n e 参与的芳环及杂环类化合物的硫氰化反应，硫 氰化产物都是药物制备的前体结构。反应的区域选择性很好，并且硫氰基可以进 一步的被转化，为生物活性的筛选提供了储备。 第三章，应用o x o n e x 寸1 ，1 - - - 取代末端双键的硫氰化反应做了研究，与以 往文献所报道的相比较，我们可以得到1 甲氧基2 硫氰酸基同步加成的主要产 物，产率在7 0 左右，其在有机合成之中将具有一定的应用价值，且条件温和， 后处理简单。 第四章，应用o x o n e 作为氧化剂，成功的实现t 哳3 1 哚及其衍生物的硫醚化 反应，得到的产物可以作为环氧化酶2 的抑制剂( c o x 2i n h i b i t o r s ) ，扩展了环 氧化酶2 抑制剂的药物选择范围。 第五章，对无机单电子氧化剂n o + 的特性和它所参与的反应类型做了简单的 总结，研究了n o + 催化的n 乙烯基吡咯烷酮与肟的麦克加成反应。将肟用硫醇 替代，得到了硫醚类的化合物，提供了一种简单的途径来构筑c - x ( o ，s ) 杂原 子键。 第六章，应用无机单电子氧化剂n o + 作为催化剂，成功的实现了吲哚与不饱 和烯酮的麦克加成反应，反应的区域选择性很好，均发生在吲哚的三位。n o + 作 为催化剂的例子不是很多，并且为合成出吲哚的衍生物提供了一条简单的途径。 兰监壁堂篁垒塞 无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 总之，在绿色化学的发展道路上，将无机物应用于有机化学领域，既简化了 反应的条件，又可以在一定程度上起到环境保护的作用。应该具有宽广的应用远 景。 兰州大学博士学位论文 无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 a b s t r a t e t h et h e s i sm a i n l yf o c u s e do nt h ea p p l i c a t i o no fi n o r g a n i cm o n o e l e c t r o no x i d a n t si n o 唱a n i c r e a c t i o n t h e i n o r g a n i c m o n o e l e c t r o no x i d a n t su s e dh e r eo x o n e ( k h s o s k h s 0 4 k 2 s 0 4 ) a n dn i t r o s o n i u m ( n o + ) t h i sp a p e ri sd i v i d e di n t os i xp a r t s a sf o l l o w s ： c h a p t e r1o p e n sw i t har e v i e wo nt h ep r e v i o u ss t u d i e so fo x o n e i tw i l lb ei n v o l v e d i nd e v e l o p m e n to fo x o n e c h e m i s t r ya n dv a r i o u so r g a n i cr e a c t i o n s ，i nw h i c ho x o n e p a r t i c i p a t e s c h a p t e r2p r o v i d e st h i o c y a n a t i o n so fa r o m a t i ca n dh e t e r o a r o m a t i cc o m p o u n d su s i n g o x o n e a sa no x i d a n t t h e s er e a c t i o n se x h i b i t e dag o o dr e g i o s e l e c t i v i t ya n dt h e r e a c t i v i t yt h i o c y a n a t eg r o u pw i l lb er e a d i l yt r a n s f o r m e di n t oo t h e rs u l f u r - b e a r i n g f u n c t i o n a l i t i e s a l lt h e s ep r o d u c t sa l ep a r t i c u l a r l yu s e f u lf o rp r o d u c i n gd r u g sa n d p h a r m a c e u t i c a l s c h a p t e r3d e v e l o p st h eo x o n e - m e d i a t e dt h i o c y a n a t i o no n1 ，1 - d i s u b s t i t u t e do l e f i n si n m e t h a n 0 1 i ta f f o r d e d1 - m e t h o x y l 一2 一t h i o c y a n oa d d u c t si nay i e l do f7 0 ，b e i n gv e r y u s e f u li no r g a n i cs y n t h e s i s c h a p t e r4s h o w s t h eo x o n e - m e d i a t e do x i d a t i v e3 - a l y l t h i os u b s t i t u t i o no fi n d o l e s t h e f o r m e dp r o d u c t sc o u l ds e r ea ss e l e c t i v ec y c l o o x y g e n a s e - 2 ( c o x 一2 ) i n h i b i t o r s c h a p t e r5e x t e n d so nt h es t u d yt on i t r o s o n i u m ( n 0 + ) ，n o + w a sf o u n d t oc a t a l y s et h e m i c h a e la d d i t i o no fo x i m e so n t on v i n y l - 2 一p y r r o l i d i n o n e t h i o l sh e r eu s e dt or e a c t w i t hn v i n y l - 2 - p y r r o l i d i n o n e ，s o m et h i oe t h e rc o m p o u n d sw e r ef o r m e di nag o o d y i e l d i ti sa ne a s yw a y t ob u i l dc x ( o ，s ) b o u n d s 兰州大学博士学位论文 无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 i nc h a p t e r6 ，n i t r o s o n i u m ( n o + ) h a sa p p l i e dt oc a t a l y z em i c h a e la d d i t i o no fi n d o l e s t ou n s a t u r a t e de n o n e s t h er e a c t i o nu n i q u e l yo c c u r r e da tt h e3 - p o s i t i o no fi n d o l er i n g i to f f e r sa g o o dw a yt op r e p a r ei n d o l ed e r i v a t i v e s i nc o n c l u s i o n ，t h i si sae f f e c tt o w a r dt h eg r e e nc h e m i s t r y i ng e n e r a l ，t h e s er e a c t i o n s o f f e rs e v e r a l a d v a n t a g e s w i t h c o m m e r c i a l l ya v a i l a b l er e a g e n t s ，w i t hr e a c t i o n c o n d i t i o ne a s yh a n d l i n ga n dg o o dy i e l d s i v 原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立 进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发 表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明 引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研 成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：亟重型e l 期：兰望二土兰 关于学位论文使用授权的声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定， 同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版， 允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和 汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相 关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：坳导师签名：星丑么匕尘日期：兰堑生) z 兰州大学博士学位论文无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 第一章o x o n e 的文献综述 1 1o x o n e 的发展历史 几乎早在一个世纪以前，过氧硫酸盐就已经存在，并且被人们所应用【1 j ，只 是人们对它的存在形式不甚了解。在1 8 9 8 年，c a r o 1 2 】提出此种盐的存在形式可 能是过二硫酸盐，他知道过二硫酸盐在浓硫酸存在下，可以将苯胺变黑。但是， 当他把这种“过二硫酸盐 在浓硫酸存在下与苯胺反应时，却没有使得苯胺变黑， 而是生成了硝基苯。三年后，b e a y e r 和v i l l i g e r 3 】提出c a r o 所说的盐并不是过 二硫酸盐而是过氧硫酸盐( h 2 s 0 5 ) 。直到1 9 1 0 年，a r t s 和f r i e d r i c h 【4 l 制备出 了纯的无水的过氧硫酸。1 9 5 7 年，s t e p h a n o u ，s e 1 5 1 在此基础上制备出了稳定 的过氧硫酸盐，并申请了专利。它的主要成份就是( k h s 0 5 k h s 0 4 k 2 s 0 4 ) ， o x o n e 雪就是该复盐的商品名。研究表明o x o n e 中的活性成分是单过氧硫酸根 负离子h s 0 5 。它具有易存储、运输、环保等特点。因此对其作为氧化剂的研究 引起了很多化学家的兴趣。o x o n e 在无机、有机化学方面等已有广泛的应用， 本论文就将o x o n e 在有机化学方面的反应做一简单综述。 1 2o x o n e 参与的有机化学反应 o x o n e 圆参与的有机反应按底物来分类有如下几种：( 1 ) 与酮羰基、亚胺及 亚胺盐的反应；( 2 ) 与不饱和键的反应；( 3 ) 与杂原子的反应；( 4 ) 与芳环和杂 环化合物的反应；( 5 ) 与醛的反应。 【1 】p r i c e , t s p e r - a c i d sa n dt h e i rs a l t s , l o n g r a a n s , g r e e na n dc o ，l o n d o n ，1 9 琏1 0 【2 】c a r o ，h z a n g e w c h e m 1 8 9 8 ，8 4 5 【3 】b a e y e r , a ；v i l l a g e r , vb e t 1 9 0 1 ，3 4 ，8 5 3 【4 】a n s ，j ；f r i e d r c h ，wb e r 1 9 1 0 ，钌，1 8 8 0 【5 】5s t e p h a n o n ，s e ；p a t e n t ，u s 2 ，8 0 2 , 7 2 2 a u g 1 3 ，1 9 5 7 【6 】6 f o rr e v i e w so nt h es t u d yo fd i o x a n e - , o x a z k i d i n e a n do x a z i r i d i u m m e d i a t e do x i d a t i o n s ，s e e ： ( a ) a d a m ，w ；s a h a - m o h e r ，c r ；g a e s h p u r e ，ea c h e m r e v 2 0 0 1 ，1 0 ，3 4 9 9 ；( b ) m u m y ，r ，w c h e m r e v 1 9 8 9 ，8 9 ，11 8 7 ；( c ) a d a m ，w ；c u r c i ，r ；e d w a r d s ，j o a c c c h e m r e s 1 9 8 9 ，2 2 ， 2 0 5 ；( d ) a d a m ，h ，lt o p c u r r c h e m 1 9 9 3 ，1 6 4 , 4 5 ；( ds o n g , ce ；l i m ，j s ；k i m ，s c ；l a ， kj ；c h i ，d y c h e m c o m m u n 2 0 0 0 ，2 4 1 5 ；c h e s h e v ，p ；m a r r a ，a ；d o n d o n i ，八 c a r b o h y d r a t er e s e a r c h2 伽岷钳，2 7 1 4 兰州大学博士学位论文无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 1 2 1 与酮羰基、亚胺及亚胺盐的反应 研究发现，o x o n e 可以氧化酮羰基、亚胺及亚胺盐而得到相应的三元环化 合物( 图1 ) 。这类三元环化合物具有很好的氧化性能，因此，化学家对基于这 三类化合物作为催化剂的o x o n e 氧化反应直很感兴趣。其中，双键的环氧化 在有机合成中有很重要的应用，化学家们对这一反应也做了很多研究，并将其成 功拓展到了双键的不对称环氧化领域【6 】o r 2 0 x = 0 。n r 。n r 。2 图1o x o n e 与酮和亚胺的反应 在过去的二十年中，o x o n e 已成为原位法制备过氧羰基化合物的高效氧化 剂。所得到的过氧化物已成为重要的环氧化试剂。利用o x o n e 氧化手性羰基化 合物制得的手性过氧羰基化合物对双键进行环氧化可以立体选择性地制备不对 称环氧化合物，现在可以用催化条件实现这一过程，详见有关综述报道用。与羰 【7 】7 f o rar e c e n tr e v i e wo nt h ek e t o n e - c a t a l y z e da s y m m e t r i ce p o x i d a t i o nr e a c t i o n s ，s e e ：( a ) y a n g ，d a c c c h e m r e s 2 0 0 4 ，3 7 , 4 9 7 ；( b ) d e n m a r k ，s e ；w u ，z s y n 如t t1 9 9 9 ，8 4 7 ；( c ) f r o h n ， m ；s h i ，y s y n t h e s i s2 0 0 0 ，1 9 7 9 【8 】( a ) d a v i s ，ea ；s h e p p a r d ，八c t e t r a h e d r o n 1 9 8 9 ，4 5 ，5 7 0 3 ( b ) d a v i s ，ea ；c h e n ，b c c h e m r e v 1 9 9 2 ，9 2 ，9 1 9 ；( c ) p e t r o v , va ；r e s n a f i ，gc h e m 胁1 9 9 6 ，9 6 ，1 8 0 9 【9 1d a v i s ，e 久j o r g c h e m 1 9 豁，5 3 ，5 0 0 4 【l o ( a ) h a n q u e kg ；l u s i n c h i ，x ；m i l l i e t ，ec r 彳硼s c i s e r 皿1 9 9 1 ，3 1 3 ，6 2 5 ；c o ) m i n a k a t a , s ；t a k e m i y a ，八；n a k a m u r a ，k ；r y u ，i ；k o m a t s u ，m n l e t t2 0 0 0 ，1 8 1 0 ；( c ) a r m s t r o n g ，八； a h m e d ，g ；g a r n e t t ，i ；g o a c o l o u ，ks y n l e t t1 9 9 7 ，1 0 7 5 ；( d ) a r m s 缸= o n g ，久；a h m e d ，g ；g a r n e t t , 1 ； g o a c o l o u ，k ；w a f l e s ，j s t e t r a h e d r o n1 9 9 9 ，劈，2 3 4 1 ；( e ) b o h e ，l ；l u s i n c h i ，m ；l u s i n c h i ，x t e t r a h e d r o n1 9 9 9 ，5 5 ，1 4 1 ；p a g e ，ec b ；r a s s i a s ，g 八；b a r r a s ，d ；b e t h e l l ，d ；s c h i l l i n g ，m b zc h e m s o c p e r k i nt r a n sl2 0 0 0 ，3 3 2 5 ；q ) b o h e ，l ；h a n q u e t , g ；l u s i n c h i ，m ；l u s i n c h i ，x t e t r a h e d r o nl e a 1 9 9 3 ，3 4 ，7 2 7 1 ；( h ) p a g e ，p c b ；r a s s i a s ，ga ；b e t h e l l ，d ；s c h i i i n g ，m bz o r g c h e m 1 9 9 8 ，6 3 ，2 7 7 4 ；( i ) h a n q u e t ，g ；l u s i n c h i ，x t e t r a h e d r o nl e a 1 9 9 3 ，w ，5 2 9 9 2 兰州大学博士学位论文 无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 基的反应类似，亚胺在o x o n e 作用下也可得到相应的具有三元环结构的氧杂氮 丙啶类化合物，它没有过氧羰基化合物活泼，但它仍然是一个很有效的氧化剂【8 1 。 虽然这一氧化剂通常需要使用化学剂量，催化反应的报道并不多见，但化学家们 已经将其作为催化剂成功用于o x o n e 对硫醚化合物的氧化【9 1 。亚胺盐在o x o n e 的作用下，可得到氧杂氮丙啶的鲐盐。由于其分子中氧原子具有很强的亲电性， 可以转移到相应富电子的底物上。使用具有手性的亚胺正离子盐可以实现反应 的立体选择性。使用催化量亚铵盐的反应已有报道【1 0 】。 1 2 2 与不饱和键的反应 o x o n e 对不饱和键的反应研究比较充分，主要包括以下三种情形：( 1 ) 在 无催化剂和配体存在的条件下，o x o n e 与不饱和键的反应；( 2 ) 在催化剂存在 下，o x o n e 与不饱和键的反应；( 3 ) 在配体存在下，o x o n e 与不饱和键的反应。 1 2 2 1 在无催化剂和配体存在的条件下，o x o n e 与不饱和键的反应 o x o n e 虽然很早就被人们所制备，但是它却近年来才应用到有机化学领域。 图2 是o x o n e 做为氧化剂对c = c 双键的氧化反应【1 1 】的例子，在温和的反应条件 下，环内双键和环外双键均生成了羟基化的产物。 ，_ 业堂盥且，弋 、j 2 b f s o e t ，t h f 、厂 ， 3 。o x o n e h o 一、， 图2o x o n e 与双键的氧化反应 在研究了o x o n e 对双键的氧化反应之后，人们又将o x o n e 对a ，b 不饱和 双键的氧化反应进行了研究，发现它能将a 、b 不饱和双键氧化切吲1 2 1 ，生成相 应的羧酸，并且反应具有选择性。在同样的反应条件下，环内的不饱和双键则不 会被氧化掉，推测可能的原因是环外的双键较环内双键活波的缘故( 图3 ) 。 【1 1 】d a v i d ，h ；r i p i n ，b ；c a i l ，w ；b r e n e k , s j t e t r a h e d r o nl e t t 2 0 0 0 ，4 1 ，5 8 1 7 【1 2 】a s h f o r d ，s w ；g r e g a ，kc zo r g c h e m 2 0 0 1 ，6 6 , 1 5 2 3 兰州大学博士学位论文无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 图3o x o n e 对a 、b 不饱和双键的氧化 o h 1 2 2 2 在催化剂存在下，o x o n e 与不饱和键的反应 近年来，化学工作者发展了很多催化剂来催化o x o n e 固与不饱和键的反应， 其中包括金属催化剂和有机催化剂。图4 是s c h o m a k e r 利用四氧化锇为催化剂， 催化的o x o n e 与双键和二羰基化合物的氧化反应，反应生成了相应的羧酸。并 将这一反应应用到一些有机合成中间体的制备中【”】。此外，他们还合成了酯溶 性的o x o n e ，并考察了其对双键的氧化反应【1 4 】，得到的产物为醛。 c h 2 c 1 2 r c 0 2 h f i = a l l o f l ，a r y l r c h o r = a r y l 图4 在催化剂四氧化锇存在下，o x o n e 与不饱和键的反应 图5 是作者提出的可能机理，首先四氧化锇与双键络合，接着被o x o n e 氧 化，在催化剂活化的条件下，o x o n e 中的氧原子对锇原子具有亲核性。发生亲 核反应，最后脱除四氧化锇，电子转移，就得到了醛类化合物，再被o x o n e 所 【1 3 】s c h o m a k e r , j m ；t r a v i s ，b r ；b o r h a n ，b o r g l e t t 2 0 0 3 ，5 ( 17 ) ，3 0 8 9 【1 4 】t r a v i s ，b r ；c i a r a m i t a r o ，b p ；b o r h a n ，b f u r zo r g 凸绷2 0 0 2 ，3 4 2 9 争洲移 洲人 斋 跏 器 蒜 删 n 兰州大学博士学位论文无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 氧化，就得到了相应的羧酸。 p r 墨焱一一 肾0 3 刁 蕊o x i d a 了t i v e r 八oh 旦。h 图5 在催化剂四氧化锇存在下，o x o n e 对双键的氧化反应机理 四氧化锇虽然可以用于末端双键的氧化，生成相应的羧酸。但是由于它具有 很高的毒性，使其在有机反应中的应用很受限制。因此，2 0 0 3 年，l e e ，i c 1 5 】研 制出了含锇的中性硅酸盐m c m 4 8 。它作为可循环使用的高效催化剂来用于双键 的氧化，得到了预期的实验结果，并且该硅酸盐十分稳定、无毒。他们还报道了 o x o n e 在这种含锇硅酸盐( n o s ) 存在下，与末端双键和末端炔烃氧化反应。 产物是不饱和键被氧化切断，生成相应的羧酸( 图6 ) 。 厂( r 一) + o x o n e + n - o s 罢争r c o o h 图6 在改良后的锇的氧化物的存在下，o x o n e 对不饱和键的氧化 锇的同族元素钌的氯化物和氧化物( - - 氯化钌和二氧化钌) 也被用于o x o n e 的氧化反应。杨丹等1 1 6 】曾报道了三氯化钌o x o n e 固体系氧化断裂双键得到醛和二 氧化钌o x o n e 体系氧化断裂炔键生成相应羧酸的反应( 图7 ) ，并提出了可能 的反应机理( 图8 ) 。 【1 5 】l e e ，k ；k i m ，yh ；h a r t ，s b ；k a n g ，h ；p a r k ，s ；s e o ，w ：s ；p a r k ，j t ；k i m ，b ；c h a n g , s za m c h e m s o c 2 0 0 3 ，1 2 5 ，6 8 4 4 f 1 6 】( a ) y a n g ，d ；z h a n g ，c zo r g c h e m 2 0 0 1 ，6 6 ，4 8 1 4 ；( b ) y a n g ，d ；c h e n ，f ；d o n g ，z m ； z h a n g ，d w zo r g c h e m 2 0 0 4 ，6 9 ，2 2 2 1 兰州大学博士学位论文无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 3 5m 0 1 r u c l 3 j p h ! ：曼皇9q 翌坠呈! 兰：z 皇9 丛苎坚鱼q 2 - p h c h o p h , = r c t h 。p 3 c h n 7 ( 7 1 5 5 ，：1 。) 5 h - 8 p 5 h c r u 0 2 ( 3m 0 1 ) ，o x o n e ( 3 3e q ) n a h c 0 3 ( 9 9e q ) n c 6 h 1 3 三三- c 6 h 1 3 - n n - c 6 h 1 3 c o o h c h 3 c n h 2 0 e t o a c ( 15 ：10 ：3 ) ，r t ，1h 9 9 图7o x o n e 钌的氧化物对三键的氧化反应 由于同族元素的缘故，作者提出了相似的反应机理，认为反应的第一步仍然 是四氧化钌首先与炔键络合，电子转移后，生成了二氧化钌。o x o n e 又将二氧 化钌氧化，生成四氧化钌进入催化循环。炔键生成的相应的二羰基类化合物，在 催化剂的活化作用下，o x o n c 中的氧原子对羰基的碳原子具有亲核性。因而发 生亲核反应，重排生成反应中间体酸酐，水解得到相应的羧酸类化合物。 s t e p ，刚7 夺刚7 一 ，i 一一1 1 q 劣 西o h s o f r u 0 2 咖岛h 趣。羔t n 岛h 7 、汪卢3 h 7 昂 & ? 岛h 埯。 一岛h n c 3 h 7c 3 h 7 h 2 0 2 卜 c ；3 h - 疋o o h 图8o x o n c 钌的氧化物对三键的氧化反应机理 同年，p l i e t k e r 1 7 1 小组也对二氧化钌o x o n e 圆体系做了反应研究，作者所选 用的底物是丙烯基氯类型的化合物，氧化双键得到了邻羟基羰基类化合物。 在 水的存在下，反应得到了邻羟基类的化合物，并对该反应提出了可能的机理( 图 【1 7 jp l i e t k e r , b zo r g c h e m 2 0 0 4 ，6 9 ，8 2 8 7 兰州大学博士学位论文无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 9 ) 。 吣jr 、- d i h 岬d 哪| 锄1 0 n k e t o 崎d r o x y | 锄t o n 产o ，科气 7 5 o v e r a l ly i e l d 9 9 e o s i n g l er e d i o i s o m e r 囹四 图9o x o n e 钌的氧化物对丙烯基氯的氧化反应及机理 机理认为，四氧化钌首先和双键络合，接着被o x o n e 氧化，在催化剂活化 的条件下，o x o n c 中的氧原子对钌原子发生亲核反应，最后电子转移，还原出 催化剂，进入反应循环，产物就生成了邻羟基羰基类化合物。如果是水分子的氧 原子发生的亲核反应，则产物就生成了双羟基化合物。 以上是金属催化剂催化的例子，其实早在2 0 0 0 年，a g g a r w a l 【1 8 l 就报道了 利用胺作催化剂催化o x o n e 与双键反应的例子，反应都生成了相应的环氧化合 物，他们还考察了使用手性胺对双键不对称环氧化的例子，随后他们对这一反应 机理做了研列1 9 】，认为胺盐的形成不但活化了o x o n e ，还起了相转移催化剂的 作用。a r m s t r o n g 2 e l 和杨丹小组【2 1 j 也有在这方面的研究报道( 图1 0 ) 。 【1 8 】a d a m o ，m ea ；a g g a r w a l ，vk ；s a g e ，m az 砌c h e m s o c 2 0 0 0 ，1 2 2 ，8 3 1 7 【1 9 】a g g a r w a l ，vk ；l o p i n ，c ；s a n d r i n e l l i ，ej a m c h e m s o c 2 0 0 3 ，1 2 5 ，7 5 9 6 【2 0 】a r m s t r o n g ，a a n g e w c h e m i n t e d 2 0 0 4 ，钳，1 4 6 0 【2 1 】h o ，c y ；c h e n ，yc ；w o n g ，m i c ；y a n g ，d 上o r g c h e m 2 0 0 5 ，7 0 ，8 9 8 a 炉 批丫 oxo un r 7 。嗡丫 o d ，o 心 兰州大学博士学位论文 无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 a m i n e ( 1e q ) p h o x o n e r ( 2 0e q ) m e c n ：h 2 0 9 5 ：5 ) n a h c 0 3 ( 1 0e q ) n a h p o s s i b l ef o r m so fp e r o x y m o n o s u l f a t ea m m o n i u m h x ( k h s 0 4 , h c i ) 4 tk n a s 0 4 k c i 图l o 胺作催化剂的条件下，o x o n e 与双键反应及机理 1 2 2 3 在配体存在下，o x o n e 鸯与不饱和键的反应 在配体存在下，o x o n e 与不饱和键的氧化反应已经有文献报道，2 0 0 7 年， s h i ，y 【2 2 】研究小组曾报道了在手性配体葡萄糖衍生物酮( g l u c o s ed e r i v e dk e t o n e ) 【2 2 】w a n g ，b ；s h e n ，ym ；s h i ，yzo r g c h e r n 2 佤刀，9 5 1 9 8 r _ eh ：l 兰州大学博士学位论文无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 的存在下，o x o n e 不对称环氧化环丙烷上相连的双键，在e t 2 a i c i 存在下，促使 三员环扩环生成五员环内酯或者四员环丁酮的衍生物。由于有手性配体的存在， 所以产物也有旋光性，并且其c e 值都在9 0 以上，反应机理如图1 1 。机理认为 扩环后生成了环丁酮，最后经历了一个b v 氧化，生成五员环内酯。在控制条件 下，可以得到四员环丁酮的衍生物。 域，靠。硪。r 乓 啪【雌】詈。铹 域牟篙笋 d m e - d m m - 1 0 c 图n 在配体手性酮存在下，o x o n e 对双键的氧化扩环反应 c h a n ，w k 【冽于2 0 0 6 年报道了在手性配体【m n ( 2 ，6 c 1 2 t p p ) a 】存在下( 图 1 2 ) ，o x o n e 对三键的氧化胺化反应。反应在乙氰和水的混合溶液中，得到了 一系列a 氨基羰基类化合物，胺的官能团化在生物上有很重要的应用价值【冽， 【m n ( 2 ，6 一c 1 2 t p p ) c 1 】 【2 3 】c h a r t ，w ：k ；h o ，c m ；w o n g ，m k ；c h e ，c m za m c h e m s o c 2 0 0 6 ，1 2 8 ，1 4 7 9 6 【2 4 】( a ) l u n d b l a d ，r lc h e m i c a lr e a g e n t sf o rp r o t e i nm o d i f i c a t i o n ，3 r de d ；c r cp r e s s ：b o c a r a t o n ，fl2 0 0 0 ( b ) d e n t ，a h ，ta s l a m ，m b i o c o n j u g a t i o n ：p r o t e i nc o u p l i n gt e c h n i q u e sf o r t h e b i o m e d i c a ls c i e n c e s ；m a c m i l l a nr e f e r e n c ep r e s s ：l o n d o n ，1 9 9 7 ，5 0 兰州大学博士学位论文无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 图1 2 配体( 2 ) 【m n ( 2 ，6 一c 1 2 ”p ) c l 】的结构 尤其是伯胺的官能团化，对于肽生物化学性质的研究具有很重要的意义瞄1 。 ( 2 ) 【m n ( 2 ，6 - c 1 2 t p p ) c o 一仙n w 器器j 钭小 2 o x o n e c h n d 百函肴 ( b ) n h 4 h c 0 3 ( a q 一卜寥 ， 、 d ( a ) x - - o h ，8 5 y i e l d ( b ) x = n h 2 ，8 3 y i e l d 图1 3 在配体存在下，o x o n e 对三键的氧化胺化反应及可能机理 作者用氘原子取代炔键的末端活性氢，对反应的机理做了初步的推测，认为 在配体存在下，炔首先生成三员环氧的反应中间体，之后经历了一个三元环的开 环过程，生成了烯酮的活性中间体，最后亲核试剂对烯酮进行亲核加成，就得到 了a 氨基羰基类化合物( 图1 3 ) 。 1 2 3 与杂原子的反应 o x o n e 是一个用途比较广泛的氧化剂，它还可以和含有氮、磷、硫、硼、 碘等杂原子的有机化合物反应。并且氧化之后的产物在有机反应中有很重要的 应用价值。当o x o n e 与羟基亚胺反应之后，氧化成氮氧自由基( 图1 4 ) 。由于 氮氧自由基在o x o n e 的进一步的氧化作用之下，可得到相应的氧胺盐，这种氧 【2 5 】( a ) g e v a e r t , k ；g o e t h a l s ，m ；m a r t e n s ，l ；d a m m e ，j s t a e s ，八；t h o m a s ，g r ； v a n d e k e r c k h o v e ，j n a t b i o t e c h n 0 1 2 0 0 3 ，2 ，5 6 6 ；c o ) m c d o n a l d ，l ；r o b c r t s o n ，d h l ；h u r s t ， j l ；b e y n o n ，r 上n a t m e t h o d s2 0 0 5 ，2 ，9 5 5 ；( c ) t a m , j p 。zi m m u n 0 1 m e t h o d s1 9 9 6 , 1 9 6 ，1 7 ； ( d ) s e l o ，i ；n e g r o n i ，l ；c r e m i n o n ，c ；g r a s s i ，j ；w a i ，j m 上l m m u n o lm e t h o d s1 9 9 6 ，1 9 9 ，1 2 7 ( e ) g i l m o r e ，j m ；s c h c c k , r a ；e s s e r - k a h n ，a p ；j o s h i ，n s ；f r a n c i s ，m b a n g e w c h e m 如丘泓2 0 0 6 ，4 5 ，5 3 0 7 ；h o u s e m a n , b t ；h u h , j 。h ；k r o n ，s j ；m r k s i c h ，m 上n a t b i o t e c h n 0 1 2 0 0 2 ，2 0 , 2 7 0 ；( g ) p a n i c k e r ，r c ；h u a n g ，x ；y a o ，s 0 c o m b c h e m h i g h t h r o u g h p u ts c r e e n i n g2 0 0 4 ，7 ，5 4 7 兰州大学博士学位论文无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 胺盐可以氧化多种结构的底物分子。 n o i 似 o n i o h 图1 4o x o n e 与氮氧自由基的反应 图1 5 报道了o x o n e 在t e m p o 催化下【2 6 1 ，将醇氧化为相应的羰基化合物的 例子。 o h 人 r 1 7 r 2 2e q u i vo x o n e ，r t 21 m o i t e m p o 4m 0 1 n b u 4 n b rr 八o 。卧啪 图1 5o x o n e 8 恤m p o 对醇的氧化 高价碘i b x 可被用于醇的氧化反应阿，s p u t o r e 等曾报道o x o n e 可用于i b x 的制备【2 8 1 ( 图1 6 ) 。在此启发下，v i n o d 【2 9 】小组最近报道使用催化量的i b x 作 为催化剂，用o x o n e 作为氧化剂能顺利实现醇的选择性氧化反应。可使用的碘 试剂有i b x 、i b a 和2 i ba c i d ，将伯醇氧化成酸，仲醇氧化成相应的酮( 图1 7 ) 。 哎h 3 h 7 98 1 h d ， 一 【2 6 】b o l m ，c 。9m a g n u s ，a s ；h i l d e b r a n d ，j p o r g l e t t 2 0 0 0 ，2 例，1 1 7 3 【2 7 】( a ) 确g e 血，m ；s a n t a g o s t i n o ，m t e t r a h e d r o nl e t t 1 9 9 4 ，3 5 ，8 0 1 9 ；( b ) t h o t t u m k a r a ，a e ； v m o d ，tkt e t r a h e d r o nl e t t 2 0 0 2 ，钌，5 6 9 【2 8 】f r i g e r o ，m ；s a n t a g o s t i n o ，m ；s p u t o r e ，& 上o r g c h e m 1 9 9 9 ，6 4 ，4 5 3 7 【2 9 】t h o t t u m k a r a ，a e ；b o w s h e r , m s ；v m o d ，tl 己o r g l e t t 2 0 0 5 ，7 口砂，2 9 3 3 兰州大学博士学位论文无机单电子氧化剂在有机反应中的应用研究 0 h 。n r 必由6 r = h , o h o x o n e 。l 图1 7 醇的氧化反应 o x o n e 还能够将苯胺类化合物氧化，在不同的溶剂中，可以得到不同的产 物。在丙酮( 5 2 0 ) 水溶液中，可得到相应的硝基类化合物【蚓( 图1 8 ) 。当溶 液中没有丙酮存在时，所得的产率很低，这充分说明，在氧化苯胺底物时，存在 o x o n e 与