药物合成教学资料 氧化反应

1、.第六章Oxidation Reaction.氧化反应的概念氧化反应的概念无机化学中：无机化学中：有机化学中：有机化学中：无明显的电子得失无明显的电子得失.广义的氧化反应：氧化数升高的反应广义的氧化反应：氧化数升高的反应范围太广，不能反映本质.狭义的氧化反应：得到氧或失去氢的反应得氧得氧失氢失氢.HCHHHCHOHHCOOCOH氧化难易程度：氧化难易程度：很多情况下，产物比反应物更易氧化很多情况下，产物比反应物更易氧化.化学试剂氧化化学试剂氧化催化氧化催化氧化电解氧化电解氧化.第一节 氧化反应机理 由于氧化反应的机理复杂多样，且有些氧化反应的机理游尚不明确，此节内容不详细讲解了，后续会结合具体

2、的反应，讲解已研究明确的机理.第二节第二节烃类的氧化烃类的氧化烷烃、远离官能团的饱和碳原子不易氧化烷烃、远离官能团的饱和碳原子不易氧化苄位苄位烯丙位烯丙位羰基羰基-位位.1.氧化生成醛氧化生成醛一、苄位一、苄位C-H键的氧化键的氧化(1) 反应通式.(2) 反应机理 硝酸铈铵(CAN)作为氧化剂Ceric Ammonium Nitrate(NH4)2Ce (NO3)6 铬酰氯(CrO2Cl2)作为氧化剂(Etard反应)无反应实例，不讲.(2) 影响因素 反应温度的影响高温会造成过度氧化. 电子效应的影响芳环上有硝基、氯等吸电子基团时，对苄位甲基氧化生成醛的反应不利，收率降低.硝酸铈铵作为氧化

3、剂（反应在酸性介质中进行，不论有几个甲基，最终只氧化一个）（反应在酸性介质中进行，不论有几个甲基，最终只氧化一个）严格注意温度的影响。严格注意温度的影响。(4) 应用特点. 三氧化铬-醋酐作为氧化剂醋酐充当保护剂.2. 氧化生成酮、羧酸(强氧化剂).(3) 应用特点：苄位亚甲基或甲基化合物氧化生成相应的酮或羧酸(87%-93%).二二、羰基、羰基-位活性位活性C-H键的氧化键的氧化1. 生成-羟基酮(1) 反应通式.(2) 反应机理.(3) 影响因素决速步骤是酮的烯醇化，加入路易斯（如三氟化硼乙醚BF3）有利于氧化(4) 应用特点：a-羟基酮的制备.2. 生成1，2-二羰基化合物(1) 反应通

4、式.(2) 反应机理.(3) 影响因素SeO2的用量溶剂水.（4）反应特点 1，2-二酮的制备只有一种a-碳时才有意义 a-酮酸的制备.三、三、烯丙位活性烯丙位活性C-H键的氧化键的氧化1用二氧化硒氧化 （1）反应通式.(3) 影响因素 反应溶剂以醋酸或醋酐为反应溶剂，可以起到保护醇羟基的作用.H3CCH3CCHCH3H3CCHOH2CCHCH3SeO2HOAc(a) 当有多个烯丙位时，优先氧化取代基多的一侧的烯丙位 氧化的选择性规则(b) 在不违背(a)原则下，氧化的优先顺序CH2CH3 CHR2.(c) 当(a)与(b)有矛盾时，一般遵循规则(a)优先氧化取代基多的一侧的烯丙位(d) 双键

5、在环内时，双键碳上取代基较多一侧的环上烯丙们C-H键被氧化.(e) 末端双键在氧化时，常发生烯丙位重排，羟基引入在末端.2. 用CrO3-吡啶络合物(Collins试剂)和铬的其它络合物氧化铬酐与吡啶络合物溶于二氯甲烷中进行氧化PCC 氯铬酸-吡啶鎓盐Collins试剂(1) 反应通式.CrO3-Py/CH2Cl2FFO在一些反应中，用该试剂进行氧化的同时发生烯丙双键的移动，是由在一些反应中，用该试剂进行氧化的同时发生烯丙双键的移动，是由于铬酸氧化按自由基机理进行的，中间体烯丙基自由基会转位，造成于铬酸氧化按自由基机理进行的，中间体烯丙基自由基会转位，造成双键移动。双键移动。(3) 反应特点：

6、烯丙酮的制备.3 用过（氧）酸酯 氧化.第三节第三节 醇类的氧化反应醇类的氧化反应 R-CH2-OHRCHORCOHOO伯RCHROHRCROO仲酮一一 伯、仲醇被氧化成醛、酮伯、仲醇被氧化成醛、酮.1. 用铬化合物氧化(1) 反应通式(4) 应用特点 铬酸(H2CrO4)作氧化剂实际用时把Na2Cr2O7, K2Cr2O7, CrO3等溶于酸.Jones氧化法氧化法CrOCrO3 3- -稀稀H H2 2SOSO4 4- - 丙酮丙酮gCrO3溶于溶于23mL浓硫酸，再加水稀释到时浓硫酸，再加水稀释到时100mL，在，在0-20滴加到溶有醇的丙酮溶液滴加到溶有醇的丙酮溶液中中铬酸的改良方法铬

7、酸的改良方法. 氧化快速氧化快速 体系中有大量丙酮存在，生成的酮体系中有大量丙酮存在，生成的酮不会被进一步氧化不会被进一步氧化 化学选择性好，不会对不饱和键、化学选择性好，不会对不饱和键、烯丙位碳、氨基等造成影响烯丙位碳、氨基等造成影响特点：缺点：不适合把伯醇氧化为醛.H3CHCCOHOCH3H3CCCOOCH3Jones试剂（不氧化苄甲基）.Collins氧化法是对Sarret氧化法改进Sarett试剂：CrO3-Py，是把铬酐在吡啶介质中进行氧化，其中CrO3与吡啶形成了络合物特点：把伯醇氧化为醛、把仲醇氧化酮缺点：以吡啶为介质，产物难以分离提纯 Collins氧化法.Collins对Sa

8、rett氧化进行了改进，得到Collins试剂CrO3-Py-CH2Cl2先把铬酐与吡啶作用生成络合物，把络合物分离后溶于二氯甲烷介质中进行氧化氧化性与Sarett试剂相同，产物的分离提纯更简便缺点：性质不稳定、易吸潮、不易保存、易燃、氧化须在无水条件下，耗量大.选择性氧化选择性氧化. 6molL盐酸盐酸184mL在搅拌下迅速加入在搅拌下迅速加入100g (1mol)三氧化铬。三氧化铬。5 min后冷却到后冷却到0。在。在10 min内小心加入内小心加入79.1mL(1mol)吡啶。重新冷却到吡啶。重新冷却到0 ，析出黄橙色固体。过滤，真空干燥。析出黄橙色固体。过滤，真空干燥。PCC固体不吸固

9、体不吸水，可以在室温下长期保存。比较安全，可以大量水，可以在室温下长期保存。比较安全，可以大量使用使用OCrOOOCrClOOHOCrOOHNCl+HClN酸性酸性 氯铬酸-吡啶鎓盐(PCC)氧化法 pyridinium chlorochromate.pyridinium dichromate重铬酸-吡啶鎓盐（PDC ）氧化法中性中性氧化性强于氧化性强于PCC.2 2锰化合物氧化锰化合物氧化 (1) 反应通式(2) 反应机理MnO2可看作是高锰酸的酸酐.(3) 应用特点 高锰酸盐作氧化剂伯醇会被氧化成羧酸仲醇被氧化成酮，酮羰基的a-碳上有氢原子时，酮会被进一步氧化.不饱和醇（烯丙醇、炔醇、苄醇

10、）不饱和醇（烯丙醇、炔醇、苄醇）饱和醇饱和醇仲醇仲醇伯醇伯醇 活性二氧化锰(MnO2 )作氧化剂活性二氧化锰即新制备的MnO2 .3.用二甲亚砜用二甲亚砜(DMSO)氧化氧化(1) 反应通式常用的强亲电试剂：DCC, Ac2O, (CF3CO)2O, SOCl2, (COCl)2Dimethyl Sulfoxide.(2) 反应机理.(3) 应用特点 DMSO-DCC(Pfitznor-Moffat)氧化法Dicyclohexylcarbodiimide . DMSO-Ac2O法(Albright-Goldman法).以酮为氧化剂，以醇铝为催化剂以酮为氧化剂，以醇铝为催化剂把醇氧化为醛酮把醇氧

11、化为醛酮4. Oppenaure氧化(1) 反应通式Al(OR)3酮类化合物.(2) 反应机理.HOCOCH3Al(O-i-Pr)3/环己酮COCH3O.二、 醇被氧化成羧酸1. 反应通式2. 反应机理.3. 应用特点：醇氧化制备羧酸.三、三、1，2-二醇的氧化二醇的氧化1. 反应通式.(1)用用Pb(OAc)4氧化氧化3. 应用特点F3CCOOH.(2) 用高碘酸氧化.一、一、 醛的氧化醛的氧化 第四节第四节 醛、酮的氧化反应醛、酮的氧化反应1. 反应通式3. 应用特点(1) 醛氧化制备羧酸.氧化银氧化性弱，选择性好.二、酮的氧化二、酮的氧化1. 反应通式3. 应用特点：酮氧化制备羧酸.第五

12、节第五节含烯键化合物的氧化含烯键化合物的氧化一、烯键环氧化一、烯键环氧化1. a, b-不饱和羰基化合物的环氧化(1) 反应通式.(2) 反应机理d+.(3) 影响因素 pH值的影响pHOH-ROO-酯水解醛氧化. 立体效应的影响 环氧产物的取代基空间排斥力最小的为稳定产物.（4）应用特点环氧环在位阻小的一侧.2. 不与羰基共轭的烯键的环氧化(1) 反应通式.(3) 影响因素 溶剂的影响 常用烃类等惰性溶剂 过氧化物结构的影响越易离去，氧化能力越强.氧化能力酸根越易离去氧化能力越强. 电子效应的影响 烯键电子云密度大有利于环氧化，因此，烯键上有给电子基（如烃基）时有利于环氧化92%8%.80%

13、20%. 立体效应的影响环氧环在位阻小的一侧环氧化环与烯丙位的羟基同侧.(4) 应用特点 过氧化氢或烷基过氧化氢作氧化剂碱性， 等量的腈存在过氧酸优先进行Bayer-Villiger重排. 二二 烯键被氧化成烯键被氧化成1，2-二醇二醇 OHOHO1.1.顺式羟基化顺式羟基化(1) 反应通式.高锰酸钾作氧化剂13%高锰酸钾水溶液，PH12(3) 应用特点. 四氧化锇作氧化剂（OsO4）RCHCRHOsO:O:OO+OsOOOOCCHRRHPyPyPyPhOsOHOHOOR CHOHCHOHR+锇 酸用 H2O2、 HClO3氧 化 成 OsO4Py：稳定剂N与Os过渡元素空轨道形成配合物. 由

14、于OsO4价格昂贵且剧毒，常用催化量的OsO4与H2O2, t-BuOOH,氯酸盐等氧化剂共同使用.三三烯键断裂氧化烯键断裂氧化PH12 一般712；9121. 用高锰酸盐氧化(1) 反应通式.(2) 反应机理.冠醚为相转移催化剂. 2 2臭氧分解臭氧分解OOOOOOOOOO3(1) 反应通式.(2) 反应机理.ORCOOHLiAlH4or NaBH4RCH2OH为避免残留的臭氧对醛的过度氧化，水解常加入锌粉、二甲硫醚、亚磷酸酯等弱还原剂.第五节第五节芳烃的氧化反应芳烃的氧化反应二、氧化成醌1. 反应通式苯难氧化，稠环较易有给电子基取代的、电子云密度大的芳环易氧化.Fremy盐.第七节 脱氢反应一、羰基的a,b-脱氢反应1.