官能团的引入、转换与保护

1、17.1 官能团的引入官能团的引入 饱和碳原子上官能团的引入饱和碳原子上官能团的引入Barton 反应反应饱和卤代烃的卤化饱和卤代烃的卤化X2XOHHONOHhvOHNOOHN OHNOClpyOHNO. .OHNO.27.1 官能团的引入官能团的引入 饱和碳原子上官能团的引入饱和碳原子上官能团的引入烯丙位和苄位的卤代反应烯丙位和苄位的卤代反应RRor1 equiv NBSRRorBrBrNBS, CCl4(PhCO2)2BrPb(OAc)4(CH3CO)2OOCOCH33 芳环碳原子上官能团的引入芳环碳原子上官能团的引入RCOCl/AlCl3HNO3/H2SO4Con H2SO4X2/FeX

2、3HCl + CO/AlCl3-Cu2Cl2HCHO + HCl/ZnCl2CHONO2XCORSO3HCH2ClNO2NH2N2+ X-FeNaNO2/HXCu2X2/HXXCu2(CN)2CNdil. H2SO4OH4 烯键碳原子上官能团的引入烯键碳原子上官能团的引入HBrBr1) B2H62) H2O2/NaOHOHHRCO3HOH2O/NaOHOHOH5 炔键碳原子上官能团的引入炔键碳原子上官能团的引入 C2H5C CC2H5HCl/Me4NClAcOHC2H5HC2H5ClOHH3O+, HgSO4OHCOCH3HC CHHgO+ ClCH2CO2HOCOCH2Cln-C6H13C

3、CHOBHOHn-C6H13HBOO1) Br22) NaOCH3Hn-C6H13BrH6 醇的转化醇的转化RROHRROO-H2ORRPX3 or PX5RRXRCOXRROCOR77.2 官能团的选择性转换官能团的选择性转换8有机合成中，在构成碳架之后，一般情有机合成中，在构成碳架之后，一般情况下很难甚至不可能直接导入官能团，况下很难甚至不可能直接导入官能团，无法直接得到所需的目标产物无法直接得到所需的目标产物通常是官能团的氧化态与目标产物不一通常是官能团的氧化态与目标产物不一致，官能团中含有其它杂原子或它不是致，官能团中含有其它杂原子或它不是所需的衍生物，这就需要通过一系列的所需的衍生物

4、，这就需要通过一系列的官能团的转换来实现目标产物的合成，官能团的转换来实现目标产物的合成，达成目标分子的结构达成目标分子的结构试剂的选择是官能团转化的重要环节试剂的选择是官能团转化的重要环节9 还原反应还原反应 官能团选择性还原反应官能团选择性还原反应还原剂（还原剂（Reducing agentsReducing agents）大致可分为五类：）大致可分为五类：1. 1. 氢气（氢气（H H2 2, , 加氢反应）加氢反应）2. 2. 金属氢化物（金属氢化物（NaBHNaBH4 4, LiAlH, LiAlH4 4, BH, BH3 3，Metal Metal hydrides hydride

5、s）3. 3. 金属（金属（MetalMetal，NaNa，K K，ZnZn）4. 4. 低价金属盐（如：低价金属盐（如：TiClTiCl3 3，TiClTiCl2 2）5. 5. 非金属非金属 ( (如：如：N N2 2H H4 4，MeMe2 2S S，PhPh3 3P)P) 101 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）通常两种类型的氢化方式：通常两种类型的氢化方式：1. 低压氢化：低压氢化： 氢气压力通常在氢气压力通常在1-4大气压，温度在大气压，温度在01002. 高压氢化：高压氢化： 氢气压在氢气压在100-300大气压，温度高达大气压，温度高达30011一般官能团化合物的加氢反

6、应一般官能团化合物的加氢反应反应性反应性反应物反应物氢化产物氢化产物 最高最高 RCOCl RCHO RCH2NO2 RCH2NH2 RCCR RCH=CHR(Z,Cis) RCHO RCH2OH RCH=CHR RCH2CH2R RCOR RCH(OH)R ArCH2X ArCH3 RCN RCH2NH2 RCO2R RCH2OH + ROH 最低最低 RCONHR RCH2NHR1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）12 加氢反应通常是从空间位阻较小的一边进行加氢反应通常是从空间位阻较小的一边进行顺式加成顺式加成（Syn addition） 选择性的还原炔类，而不影响双键，炔类进选择

7、性的还原炔类，而不影响双键，炔类进行加氢反应产生顺式烯类行加氢反应产生顺式烯类：OSiMe2BuCO2MeCH3OSiMe2BuCH3CO2MeH2,PdBaSO4NMeOH83%,;HEtOAc,r.t;97%H2,Pd C受空间效应影响末端炔基（受空间效应影响末端炔基（terminal alkyne）较内侧炔基更容易进行加氢反应）较内侧炔基更容易进行加氢反应13均相催化氢化主要用于选择性的还原碳均相催化氢化主要用于选择性的还原碳- -碳重键。碳重键。该法选择性高，对毒剂不敏感（因为均相催化剂该法选择性高，对毒剂不敏感（因为均相催化剂自身通常为配合物），大多情况下不伴随异构化自身通常为配合物

8、），大多情况下不伴随异构化等副反应等副反应CH3OCCH3H2CCH3OCHCH3H3C(Ph3P)RhCl/H2142 金属氢化物还原金属氢化物还原某些金属氢化物是氢负离子（某些金属氢化物是氢负离子（H-）合成子的合成等）合成子的合成等价物，因而是优先作用于缺电子中心的强还原剂价物，因而是优先作用于缺电子中心的强还原剂氢化物还原剂有一些剧烈地与水，又容易与醇作用氢化物还原剂有一些剧烈地与水，又容易与醇作用，因此，反应必须在无水醚或烃溶剂中进行，因此，反应必须在无水醚或烃溶剂中进行LiAlH4 + 3 MeOH = = LiAlH(OMe)3 + 3H2LiAlH4 (LAH)还原有机化合物时

9、，需在无质子溶剂还原有机化合物时，需在无质子溶剂中进行，如甲苯，乙醚或四氢呋喃中进行，如甲苯，乙醚或四氢呋喃硼氢化钠硼氢化钠 (NaBH4 )在甲醇或乙醇中有相当的稳定性在甲醇或乙醇中有相当的稳定性，故在无水溶剂中进行即可故在无水溶剂中进行即可15硼氢化钠的还原能力较弱，一般只能还原羰基；而硼氢化钠的还原能力较弱，一般只能还原羰基；而氢化锂铝是很强的还原剂，对多种官能团都能够进行还氢化锂铝是很强的还原剂，对多种官能团都能够进行还原反应，原反应，但不与一般的烯类作用但不与一般的烯类作用一般官能团化合物与氢化锂铝 LiAlH4作用反应性反应物氢化产物C=OCHOHCOORCH2OHCNCH2NH2

10、CONR2CH2NR2C-NO2CNH2CHBrCH2最高 递 减 最低CH2OSO2ArCH316以氢化锂铝还原酸酐，需经过醛酸的中间体，羰基以氢化锂铝还原酸酐，需经过醛酸的中间体，羰基较羧基更容易被还原较羧基更容易被还原在低温时，为防止羰基被进一步还原，此时将反应在低温时，为防止羰基被进一步还原，此时将反应终止可获得内酯；若升高温度则得到二醇类为最终产物终止可获得内酯；若升高温度则得到二醇类为最终产物OOOOCHOOAlLiAlH4excessTHF,55LiAlH4OCH2OAlOAlLiAlH4H3+O,1525OOCH2OAlCH2OAlH3+OCH2OHCH2OH17二异丁基氢化铝

11、二异丁基氢化铝 (iso-C4H9)2AlH, (DIBAL-H) 会与会与含质子溶剂作用，但可溶于非质子溶剂中，故反应可以含质子溶剂作用，但可溶于非质子溶剂中，故反应可以低温（低温（-78）下进行同相反应。）下进行同相反应。以一当量的二异丁基氢铝还原内酯，在适当的条件以一当量的二异丁基氢铝还原内酯，在适当的条件控制下，醛基不继续被还原，则可以得到半缩醛的产物控制下，醛基不继续被还原，则可以得到半缩醛的产物OOHHHCH3OOHHHCH3OOH1) 1equiv iBu2AlHPhCH3,702)H3+O18硼氢化钠（硼氢化钠（NaBHNaBH4 4）硼氢化钠在一般条件下，只还原羰基，而不与卤

12、化硼氢化钠在一般条件下，只还原羰基，而不与卤化物或羧基作用。物或羧基作用。CO2CH3BrOCO2CH3BrHONaBH4CH3OH19 P h C H = C ( C O 2 E t ) 2 N a B H 4 , E t O H , 69% 25 P h C H 2 C H ( C O E t ) 2 硼氢化钠可与硼氢化钠可与,不饱和酯类及腈类进行不饱和酯类及腈类进行1,41,4还还原，产生饱和酯类或腈类；原，产生饱和酯类或腈类；,不饱和羰基化合物，不饱和羰基化合物，则进行则进行1,21,2还原反应还原反应, ,尤其有尤其有CeClCeCl3 3的存在下，产生烯丙的存在下，产生烯丙醇醇 (

13、 (Luche Reduction) )ONaBH4, CeCl3 (cat.)20oC, 5 minOH20O(CH2)6CO2EtCHONaBH4,CeCl3H2O,EtOHO(CH2)6CO2EtCHOHOCeCl2(CH2)6CO2EtCHOOH硼氢化钠在酸中不稳定，但硼氢氰钠硼氢化钠在酸中不稳定，但硼氢氰钠 (NaBH(NaBH3 3CN)CN)在在酸中却相当稳定，故应用于氨基酸的反应中酸中却相当稳定，故应用于氨基酸的反应中R CHN=CHPhCO2HNaBH3CN25R CHCO2HNHCH2Ph 利用利用 CeClCeCl3 3 容易与醛类螯合，产生类似于半缩醛容易与醛类螯合，产

14、生类似于半缩醛的中间体，则硼氢化钠可选择性地还原酮基的中间体，则硼氢化钠可选择性地还原酮基21硼烷（硼烷（BH3）硼烷（硼烷（boraneborane）是由硼氢化钠与三氟化硼）是由硼氢化钠与三氟化硼制备，以二硼烷制备，以二硼烷 B B2 2H H6 6（diboranediborane）的形式）的形式存在存在3423NaBH4+BF3B2H6+NaBF4BHHHHBHH硼烷和二硼烷具有硼烷和二硼烷具有 Lewis Acid 的特性，的特性，因此反应性与因此反应性与 NaBH4 或或 LiAlH4 不同。不同。 它容它容易与羧酸及烯烃反应，却不与酰卤，卤代烷易与羧酸及烯烃反应，却不与酰卤，卤代烷

15、，砜或硝基化合物等作用，砜或硝基化合物等作用22一般官能团化合物与硼烷作用反应性反应物产物RCOOHRCH2OHRCH=CHRRCH2CH2RR2C=OR2CHOHRCNRCH2NH2最高最低RCO2RRCH2OH/ ROHOH OH233 3 金属还原剂金属还原剂 常用的金属还原剂有锂，钠，镁，锌及钛等金属。常用的金属还原剂有锂，钠，镁，锌及钛等金属。一般是在有机溶剂中进行的非均相反应一般是在有机溶剂中进行的非均相反应锂及钠常常溶于液氨中进行反应，特称为溶解性金锂及钠常常溶于液氨中进行反应，特称为溶解性金属还原反应属还原反应 (dissolving metal reductions)镁金属可

16、将卤化物镁金属可将卤化物 RX 还原，形成还原，形成 Grignard 试剂试剂 RMgX而锌金属可将而锌金属可将溴酯类溴酯类 RCHBr CO2 Et还原成还原成 Reformatsky试剂试剂 RCHZnBrCO2 Et24锂（钠）锂（钠）液态氨的还原反应液态氨的还原反应CH3C CCH2C C(CH2)3OCH34 equivtBuOH,Et2O+LiNH3(l)CH3(CH2)3OCH3CNa1)Na, 40 ,2h2) 75%NH4Cl,CHCHNaNH2,Et2O,NH31. 1. 将炔还原成为反式烯烃将炔还原成为反式烯烃 若在强碱若在强碱 NaNH2 存在时，末端炔基先转变成金存

17、在时，末端炔基先转变成金属盐类，而不被还原属盐类，而不被还原25在十元环或十一元环等大环有机物的情况下，在十元环或十一元环等大环有机物的情况下，由于环张力（由于环张力（ring strain）的影响，可能产生位阻）的影响，可能产生位阻较大的顺式双键较大的顺式双键CH2C C CH2( CH2 )nNH4Cl2)Na+NH3(l)1)H2CCH2(CH2)n+CH2CH2(CH2)n n=5 19% 71% n=6 94% 2% n=7 47% 53% n=8 9% 38%26OCH3Li,NH3(l)2Et2O,33OLiCH3HNH4ClBr(1)(2)OCH3OCH3锂金属与锂金属与,不饱

18、和酮类进行不饱和酮类进行1,41,4还原反应，形还原反应，形成烯醇化合物（成烯醇化合物（enolateenolate）加入加入NHNH4 4ClCl供给质子，则产生饱和酮类。供给质子，则产生饱和酮类。改为加入一亲电子试剂，可以完成碳改为加入一亲电子试剂，可以完成碳- -碳键的连接碳键的连接27OOO2)(EtO)2POCl1) Li,NH3(l)(Et)2POOOOOHLi,EtNH2tBuOHOSS(CH2SH)2BF3Et2O1)Li,NH3,Et2OEtOH2)若要避免双键的转移，可先将若要避免双键的转移，可先将,-,-不饱和酮类不饱和酮类转变成双硫缩酮（转变成双硫缩酮（dithioke

19、taldithioketal），再用金属钠或），再用金属钠或锂还原（亦可用锂还原（亦可用 H H2 2/Raney Ni/Raney Ni，但要控制双键不，但要控制双键不被氢化）被氢化）28OCH3Li,NH3tBuOHOCH3H3+OOCO2HCO2HLi,NH3tBuOH在无质子溶剂中，在无质子溶剂中，不饱和酮会还原成酮类，不饱和酮会还原成酮类，而苯环不进行还原反应；但在质子性溶剂中，酮类进一而苯环不进行还原反应；但在质子性溶剂中，酮类进一步还原成醇类，且苯环进行步还原成醇类，且苯环进行 Brich Brich 还原反应还原反应 以锂（钠）金属将苯还原成双烯类（以锂（钠）金属将苯还原成双烯

20、类（dienediene），），称为称为 Brich Brich 还原反应。还原反应。此反应需在含质子溶剂中此反应需在含质子溶剂中进行进行29通常加入通常加入CuCu，银或，银或 Hg Hg 以降低锌的活性，避免其与酸以降低锌的活性，避免其与酸作用而产生氢气作用而产生氢气在盐酸或乙酸中，可将醛，酮类还原成烷类，称为在盐酸或乙酸中，可将醛，酮类还原成烷类，称为ClemmensenClemmensen还原反应还原反应。二、锌金属为还原剂二、锌金属为还原剂30三、以钛金属为还原剂三、以钛金属为还原剂McMURRY反应反应-一般钛金属一般钛金属 TiTiO O 是直接从三价钛是直接从三价钛盐盐 TiC

21、lTiCl3 3 经金属锂或经金属锂或 LiAlHLiAlH4 4 还原而得。可结合两个羰还原而得。可结合两个羰基，形成基，形成 1,2-1,2-双醇类或进一步还原成烯类双醇类或进一步还原成烯类315 5 非金属还原剂非金属还原剂SOSN NH2N2H4KOH,200N2S若使用二甲基亚砜（若使用二甲基亚砜（DMSO）为溶剂及可溶性强碱，则）为溶剂及可溶性强碱，则此反应可在室温下进行此反应可在室温下进行NHNH225 ,8h;80%tBuOK,Me2SO 肼肼NHNH2 2- NH- NH2 2以肼以肼NHNH2 2- NH- NH2 2，对甲苯磺基肼，对甲苯磺基肼 p-MeCp-MeC6 6

22、H H4 4SOSO2 2NHNHNHNH2 2, , 及亚肼及亚肼N N2 2H H2 2等为还原剂等为还原剂32官能团的选择性氧化官能团的选择性氧化在有机合成中，习惯上认为狭义的氧化反应包括在有机合成中，习惯上认为狭义的氧化反应包括氧对底物的加成、脱氢以及从分子中去除一个电氧对底物的加成、脱氢以及从分子中去除一个电子这几个方面，但不包括形成子这几个方面，但不包括形成C-XC-X、C-NC-N、C-SC-S的的反应反应在不同的反应条件下选择不同的氧化剂可以制得在不同的反应条件下选择不同的氧化剂可以制得不同氧化程度的产物。因此在合成过程中要求应不同氧化程度的产物。因此在合成过程中要求应实现专一

23、性氧化实现专一性氧化研究表明反应的底物对氧化反应的氧化专一性起研究表明反应的底物对氧化反应的氧化专一性起决定性作用。因此，在有机合成过程中可以根据决定性作用。因此，在有机合成过程中可以根据底物来选择适当的氧化剂底物来选择适当的氧化剂33RCH2OHORCHOORCO2H2) 在在-碳的部位氧化碳的部位氧化RC=CH-CH2RORC=CH-CHROHRC=CH-CHRBror3) 在非活化部位氧化在非活化部位氧化HOHO以作用的类型来分，有机化合物的氧化反应可以以作用的类型来分，有机化合物的氧化反应可以分为以下三种类型：分为以下三种类型：1) 在官能团的部位氧化在官能团的部位氧化34选择适当的氧

24、化剂是很重要的，虽然至今仍依赖经选择适当的氧化剂是很重要的，虽然至今仍依赖经验法则去选择氧化剂，若能从下列各种因素去探讨，验法则去选择氧化剂，若能从下列各种因素去探讨，并以对等的方法加以归纳与演绎，则有助于我们对并以对等的方法加以归纳与演绎，则有助于我们对氧化反应的了解和选择。氧化反应的了解和选择。 氧化剂本身的化学性质氧化剂本身的化学性质 被作用化合物的性质被作用化合物的性质 使用的溶剂与反应条件使用的溶剂与反应条件 氧化反应的机理氧化反应的机理35饱和饱和C-H键的氧化键的氧化常用于饱和烃氧化的方法有利用过渡金属催化氧常用于饱和烃氧化的方法有利用过渡金属催化氧化、过氧化物诱导自由基氧化以及

25、微生物氧化等。化、过氧化物诱导自由基氧化以及微生物氧化等。其反应活性次序为：叔氢其反应活性次序为：叔氢 仲氢仲氢 伯氢伯氢CH3H3CHCH3O2/HBrCH3H3COOHCH3 环烷烃的氧化环烷烃的氧化-强氧化剂的作用下或自由基的引发强氧化剂的作用下或自由基的引发 下才可能发生碳下才可能发生碳- -氢键的氧化反应。常用的氧化剂为高氢键的氧化反应。常用的氧化剂为高锰酸盐、铬的配合物等锰酸盐、铬的配合物等CH3AcOH, 3oCCH3OHCH3O+72 %3 %PhCH2NEt3MnO4t-BuOOH, Cr(acac)3n-C6H12, 90oCOH+O5 %48 %36Barton反应：以反

26、应：以 Cl-NO Cl-NO 为氧化剂，在光照条件下经为氧化剂，在光照条件下经羟基感应羟基感应37使用二氧化硒使用二氧化硒SeOSeO2 2， 可将烯类氧化成烯丙醇可将烯类氧化成烯丙醇或或，-不饱和醛不饱和醛前者仅只需前者仅只需0.50.5当量，而后者需当量，而后者需1.01.0当量的当量的SeOSeO2 2活性活性C-H键的氧化键的氧化Riley氧化反应氧化反应 SeO2 (0.5 equiv.)EtOHOHSeO2 (2.0 equiv.)EtOHOO38活性活性C-H键的氧化键的氧化Riley氧化反应氧化反应 在过量二氧化硒存在下，羰基和羧基的在过量二氧化硒存在下，羰基和羧基的-位位C

27、-HC-H键可以被氧化成羰基键可以被氧化成羰基 PhCOCH3PhCOCHOSeO2dioxane70 %OPhSeO2H2O, AcOHOPhO97 %39铬酸酐铬酸酐- -吡啶（吡啶（CollinsCollins试剂）、铬酸钾和氯铬酸吡试剂）、铬酸钾和氯铬酸吡啶盐（啶盐（pyridinium chlorochromate, PCCpyridinium chlorochromate, PCC） O15 mol CrO3, PyCH2Cl2, r t95 %89 %PhCH2OPhCH2OO25 mol PCCPhH, 80oCHHHH40羰基和羧基的羰基和羧基的-位位C-HC-H键在适当的氧

28、化剂作用下，键在适当的氧化剂作用下，可以选择性地转化成羟基或酯基可以选择性地转化成羟基或酯基 COOHKMnO4, 6 M KOH65oCCOOHOHHHOHO2, NaOBu-t, t-BuOHr tHHOOOHZn, AcOHr tHHOOH41醇类的氧化醇类的氧化最常用的氧化剂是铬最常用的氧化剂是铬 Cr(VI) 的氧化物的氧化物 酸性试剂：酸性试剂： （1）铬酸（）铬酸（H2CrO4），氧化铬（），氧化铬（CrO3） （2）Jones试剂（试剂（H2CrO4-H2SO4-Me2CO）微碱性试剂微碱性试剂 （3）Sarett试剂（试剂（CrO3/Pyridine） （4）Collins试

29、剂（试剂（CrO3-2Pyridine/CH2Cl2） 微酸性试剂微酸性试剂 （5）PCC试剂（试剂（CrO3-Pyr-HCl/CH2Cl2,） 中性试剂中性试剂 （6）PDC试剂（试剂（H2CrO7-2 Pyr,） 其中其中 Sarett 试剂，试剂，Collins 试剂，试剂，PCC 和和 PDC 试剂是温和的试剂是温和的氧化剂，可使一级醇氧化成为醛类，而不再进一步被氧化成羧氧化剂，可使一级醇氧化成为醛类，而不再进一步被氧化成羧酸。酸。42OHOH2CrO4H2SO4Me2COJones20 ,3h;80%OHCHOCollinsCrO3Pyr CH2Cl22 当化合物在酸性条件下稳定时，

30、可用当化合物在酸性条件下稳定时，可用 Jones 试剂试剂 使用微碱性使用微碱性 Collins Collins 试剂，避免双键转移成共试剂，避免双键转移成共轭双烯轭双烯，也可避免进一步氧化成羧酸也可避免进一步氧化成羧酸43CO2HCH2OHCHOPDCDMF, 83%PDCCH2Cl2,92% 溶剂的影响很大，即使用中性的溶剂的影响很大，即使用中性的PDCPDC试剂（试剂（H H2 2CrCr2 2O O7 72 2 PyrPyr，pyridinum dichromatepyridinum dichromate），在极性溶剂如二甲基甲），在极性溶剂如二甲基甲酰胺中，欲生成羧酸酰胺中，欲生成羧

31、酸 PCC PCC 常被使用来将一级醇氧化成醛类，不会破坏四常被使用来将一级醇氧化成醛类，不会破坏四氢吡喃的部分。若是烯丙醇氧化成氢吡喃的部分。若是烯丙醇氧化成 ，一不饱和醛一不饱和醛( (酮酮) )，也常常使用二氧化锰，也常常使用二氧化锰 (MnO(MnO2 2) )HOOOOOOHPCCor MnO244较昂贵的碳酸银（较昂贵的碳酸银（Ag2CO3）,也收一级醇氧化也收一级醇氧化成醛，而不影响环丙烷（对酸不稳定）成醛，而不影响环丙烷（对酸不稳定）CH2OHCHOAg2CO345相对的有机氧化剂是二甲基亚砜相对的有机氧化剂是二甲基亚砜，此时需要脱水剂此时需要脱水剂DCCDCC，和用酸（如磷酸

32、）作催化剂和用酸（如磷酸）作催化剂-MoffattMoffatt反应反应OOCOCH3NNHOOHOCH2OOCOCH3NNOOCHOMe2SO, DCCH3PO4 cat, 25 ,90% 若改用草酰氯及二甲基亚砜为氧化剂若改用草酰氯及二甲基亚砜为氧化剂-SwernSwern氧化反应氧化反应 该反应条件温和，收率较好，应用广泛该反应条件温和，收率较好，应用广泛46高碘化合物在中性条件和室温下可将醇氧化成醛酮高碘化合物在中性条件和室温下可将醇氧化成醛酮-Dess-MartinDess-Martin氧化反应）氧化反应）该反应尤其适用于对酸、热敏感的化合物的氧化该反应尤其适用于对酸、热敏感的化合物

33、的氧化OIOOAcOAcAcODMP47HOOOOHAl O3+ OppenauerOppenauer氧化反应：此类反应系以酮类（如丙酮，环氧化反应：此类反应系以酮类（如丙酮，环已酮）为氧化剂，此三异丙基氧化铝为催化剂，可将醇已酮）为氧化剂，此三异丙基氧化铝为催化剂，可将醇类氧化成醛酮，而氧化剂酮则被还原为醇（如丙酮氧化类氧化成醛酮，而氧化剂酮则被还原为醇（如丙酮氧化剂在反应后生成异丙醇）剂在反应后生成异丙醇） 反应的进行方向由所加酮（氧化剂）或醇（还原剂）反应的进行方向由所加酮（氧化剂）或醇（还原剂）的用量而定的用量而定 一般来说：烯丙醇（一般来说：烯丙醇（Allyl alcoholAlly

34、l alcohol）、苄醇）、苄醇（benzyl alcoholbenzyl alcohol）的活性比一级醇，二级醇的活性）的活性比一级醇，二级醇的活性高，更容易被氧化高，更容易被氧化48HOO+OAl O390% Oppenauer氧化反应的机理稍为不同，进行阴离子的氧化反应的机理稍为不同，进行阴离子的转移，而不是产生低价的铝转移，而不是产生低价的铝HOH+Al O3OHPrOPrOOAlOOHH+ 一般来说：烯丙醇（一般来说：烯丙醇（Allyl alcohol）、苄醇（）、苄醇（benzyl alcohol）的活性比一级醇，二级醇的活性高，更容易被）的活性比一级醇，二级醇的活性高，更容易被

35、氧化氧化49酚类的氧化酚类的氧化酚类（酚类（PhenolsPhenols）极容易被氧化，而通常的氧化剂也足）极容易被氧化，而通常的氧化剂也足以破坏酚类化合物以破坏酚类化合物选择性地将酚类转变成二氢醌（选择性地将酚类转变成二氢醌（hydroquinonehydroquinone），可），可用过硫酸钾（用过硫酸钾（K K2 2S S2 2O O8 8）；而将酚类转变成为醌则可用）；而将酚类转变成为醌则可用O O N N（SOSO3 3K K）2 2（Fremys SaltFremys Salt）OHRK2S2O8KOHOO3SOHSO4R_2_O_RO OSO3O3S_OHOSO3HROHOHRH

36、+OHRON(SO3K)2OOR50 醛酮的氧化醛酮的氧化CHOOHOCH3+AgNO3+NaOHHCl88%CO2HOHOCH3若是若是,不饱和醛，可以用二氧化锰不饱和醛，可以用二氧化锰（MnOMnO2 2 ），在），在甲醇及氰酸当作催化剂的条件下，直接氧化成甲酯甲醇及氰酸当作催化剂的条件下，直接氧化成甲酯此反应不但将醛转变成为氰醇（此反应不但将醛转变成为氰醇（CyanohydrinCyanohydrin），则二氧），则二氧化锰可收烯丙醇氧化，得到氰盐（化锰可收烯丙醇氧化，得到氰盐（acyl cyanideacyl cyanide），再被甲），再被甲醇转变成为甲酯醇转变成为甲酯 醛类氧化成羧

37、酸通常使用氧化银（醛类氧化成羧酸通常使用氧化银（AgAg2 2O O，以，以AgNOAgNO3 3在碱中制在碱中制备）备）51OCO2HCHCl3NaOCl, H2O87%+ 通常酮类不会被氧化成羧酸，但甲基酮类可被次卤酸氧通常酮类不会被氧化成羧酸，但甲基酮类可被次卤酸氧化降解一个碳的羧酸。同时，因为甲基被氧化成为卤仿，化降解一个碳的羧酸。同时，因为甲基被氧化成为卤仿，此反应称之为卤仿反应（此反应称之为卤仿反应（Haloform ReactionHaloform Reaction） 反应条件温和，收率较高反应条件温和，收率较高52 H C H 3 O H C H 3 O O C M e O H

38、 O C C H 3 O C 6 H 5 C O 3 H C H C l 3 , 25 RCORH+RCROH(1)RCO3H(2)H+_COORRHO CORRCO ORRCO2H+Baeyer-VilligerBaeyer-Villiger反应反应将酮类氧化转成酯类或内酯是一有用的合成反应将酮类氧化转成酯类或内酯是一有用的合成反应常用的过氧酸有过氧乙酸、过氧苯甲酸、三氟过氧乙酸常用的过氧酸有过氧乙酸、过氧苯甲酸、三氟过氧乙酸等等53此反应是经由中间体的转移而保持构型，故此反应是经由中间体的转移而保持构型，故Baeyer-Baeyer-VilligerVilliger氧化的产物是可预期其立体

39、结构氧化的产物是可预期其立体结构一般说来，在这反应中转移次序是依亲核性选择，大一般说来，在这反应中转移次序是依亲核性选择，大致的次序是致的次序是: : t-alkyl (cyclohexyl, s-alkyl, benzyl, phenyl) primary alkyl methyl54OHHH3CNHHH3COHNH2OH HCl+(2) 65(1)TsCl, PyNHCH2CH3HH3CO将羟基活化成将羟基活化成TsoTso的离去基，经的离去基，经 Beckmann Beckmann 重排则重排则产生内酰胺。重排时，转移键和离去在同一平面的异边产生内酰胺。重排时，转移键和离去在同一平面的异

40、边（antiperiplanarantiperiplanar），即肟的构型保持），即肟的构型保持BeckmannBeckmann重排反应重排反应 利用羟胺（利用羟胺（NHNH2 2OHOH）可水醛酮氧化成）可水醛酮氧化成 E E 式肟式肟（OximeOxime）。由于空间位阻的结果，不可形成）。由于空间位阻的结果，不可形成 Z Z 式异构式异构体体55烯烃的氧化烯烃的氧化OCH3CH380%MCPBACHCl3, mCPBA (m-chloroperbenzoic Acid, m-Cl-PhCO3H)是是一较稳定的过氧酸，在冰箱中可长期保存一较稳定的过氧酸，在冰箱中可长期保存最常见的烯烃类氧化

41、反应是转变成环氧化合物，二醇类及最常见的烯烃类氧化反应是转变成环氧化合物，二醇类及断键成为两个羟基化合物。断键成为两个羟基化合物。 形成环氧化合物（形成环氧化合物（epoxidationepoxidation）：）：（产物仍保持烯烃的立体化学）常用的氧化剂是过氧酸或（产物仍保持烯烃的立体化学）常用的氧化剂是过氧酸或叔丁基过氧化氢（需金属催化剂）。叔丁基过氧化氢（需金属催化剂）。56OOH+Ti O4O OTiO3O 使用叔丁基过氧化氢（使用叔丁基过氧化氢（t-Butyl hydroperoxidet-Butyl hydroperoxide）时需）时需Ti(IV)Ti(IV)，V(V)V(V)，

42、 W(VI) W(VI) 或或 Mo(VI)Mo(VI)等催化剂，先形成类似的等催化剂，先形成类似的金属过氧酸金属过氧酸57OCOCH3OCCH3OOArCO3HOHOOHArCO3H96%烯烃的环氧化常受空间阻碍的影响，在阻碍较小的烯烃的环氧化常受空间阻碍的影响，在阻碍较小的一面形成环状物；但若有羟基的感应作用，则与羟基在一面形成环状物；但若有羟基的感应作用，则与羟基在同边形成环氧化物同边形成环氧化物 其中以烯丙基其中以烯丙基 (Allyl alcohol) (Allyl alcohol) 和高烯丙基和高烯丙基 (Homoallyl alcohol) (Homoallyl alcohol)

43、的影响效应最明显，即使对非环的影响效应最明显，即使对非环状化合物也是有有选择性反应状化合物也是有有选择性反应58OHOHHOtBuOOH, TiO4D( ) DET; _95%eeD-(-)DETD-(-)DET为酒石酸二乙酯为酒石酸二乙酯有两个双建时，在适当的条件下只有接近羟基的双键被有两个双建时，在适当的条件下只有接近羟基的双键被环氧化环氧化Sharpless Epoxidation59K. Barry Sharpless2001年诺贝尔奖获得者年诺贝尔奖获得者 HHOH2O H2SO4HOHOH烯烃类化合物的二羟基化反应烯烃类化合物的二羟基化反应 形成反式二醇类形成反式二醇类（trans

44、-diols）： 通常将烯类环氧化后产物以酸水解即得反式通常将烯类环氧化后产物以酸水解即得反式二醇类二醇类60CH2=CHCH(OCH3)2+KMnO4H2O5 , 67%CH2CHCH(OCH3)2OH OH 形成顺式二醇类（形成顺式二醇类（ciscis-diols-diols） 一般使用的方法有一般使用的方法有: a. 以高锰酸钾为氧化剂以高锰酸钾为氧化剂 b. 以四氧化锇以四氧化锇 OsO4为氧化剂为氧化剂 c. 以碘及湿的以碘及湿的AgOAc为氧化剂为氧化剂a KMnO4为氧化剂时，条件控制十分重要，否则形成的二为氧化剂时，条件控制十分重要，否则形成的二醇类会进一步氧化裂解醇类会进一步

45、氧化裂解61 + K M n O 4 C H 2 C l 2 , N a O H (2) 0 E t 3 ( P h C H 2 ) N + C l (1) E t 3 ( P h C H 2 ) N + C l (1) (2) A c O H , a q u a u s H O H O C H O C H O 若有机化合物不溶于水时，常加入相转移剂（若有机化合物不溶于水时，常加入相转移剂（Phase-Phase-transfer agentstransfer agents）如季铵盐等，使反应在有机溶剂中进）如季铵盐等，使反应在有机溶剂中进行。但反应的酸碱度也会影响产物行。但反应的酸碱度也会影

46、响产物62b. 用四氧化锇（用四氧化锇（OsOOsO4 4）为氧化剂，这是将烯烃氧化）为氧化剂，这是将烯烃氧化为顺二羟基化最可能的方法为顺二羟基化最可能的方法但是因为四氧化锇的价格昂贵，又有毒，故近来都但是因为四氧化锇的价格昂贵，又有毒，故近来都使用催化量，而配合其他的氧化剂作用使用催化量，而配合其他的氧化剂作用HHHHHOHO(1)(2) NaHSO3OsO4Py63HHHHHOHOHI2, CH3CO2AgCH3CO2H, H2Oc. 以碘及湿的醋酸为氧化剂，用这种方法可以获得以碘及湿的醋酸为氧化剂，用这种方法可以获得空间位阻较大一面的顺式邻二醇空间位阻较大一面的顺式邻二醇64OHOHOO

47、+HIO4邻二醇化合物以高碘酸邻二醇化合物以高碘酸HIOHIO4 4处理，则得到两个羰处理，则得到两个羰基基65烯烃类化合物的氧化性切断烯烃类化合物的氧化性切断 进行此种类反应通常用高锰酸钾进行此种类反应通常用高锰酸钾- -高碘酸钠的混合氧化剂，高碘酸钠的混合氧化剂，或使用臭氧或使用臭氧a. a. 使用使用KMnOKMnO4 4-NaIO-NaIO4 4混合氧化剂，利用混合氧化剂，利用KMnOKMnO4 4将烯烃类转变将烯烃类转变成二醇类，再用成二醇类，再用NaIONaIO4 4将醇类氧化物切断，并进一步氧化将醇类氧化物切断，并进一步氧化成为羧酸。由于成为羧酸。由于KMnOKMnO4 4作用后

48、产生的作用后产生的MnOMnO2 2可以被可以被NaIONaIO4 4氧化氧化回到回到KMnOKMnO4 4，故只需使用催化剂量的，故只需使用催化剂量的KMnOKMnO4 4CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CO2HNaIO4, KMnO4 (cat)K2CO3, H2O, tBuOHCH3(CH2)7CO2HHO2C(CH2)7CO2H+66 若改用若改用 OsO4 - NaIO4 为混合氧化剂（为混合氧化剂（OsO4为催化剂为催化剂量），则可以得到醛类（通常以量），则可以得到醛类（通常以 2,4二硝苯腙的衍生物二硝苯腙的衍生物分离）分离）PhNaIO4, OsO4 (cat.)dio

49、xane, H2O, rtOPhO+67R3R4R1R2O3OOOR1R2R3R4OOOR3R4R1R2+CO2HCO2HO3, MeOH(1)H2O2, NaOH(2)b. b. 臭氧化反应（臭氧化反应（OzonolysisOzonolysis）：）： 臭氧是很强的氧化剂，即使在低温下也能和烯类作用，产臭氧是很强的氧化剂，即使在低温下也能和烯类作用，产生臭氧化物（生臭氧化物（OzonideOzonide） 此时若添加氧化剂此时若添加氧化剂 H H2 2O O2 2，使臭氧化物转变为羧酸或酮类，使臭氧化物转变为羧酸或酮类 添加弱还原剂，如（添加弱还原剂，如（CHCH3 3）2 2S S，ZnZ

50、n，PhPh3 3P P，KIKI使臭氧化使臭氧化物转变成为酮或醛类物转变成为酮或醛类OOOMe2S(2)O3, MeOH(1)687.3 7.3 保护基团在有机合成中的应用保护基团在有机合成中的应用 69 对官能团进行保护的主要用途有：对官能团进行保护的主要用途有：（1 1）提高反应的区域选择性）提高反应的区域选择性（2 2）提高反应的立体选择性）提高反应的立体选择性（3 3）有利于反应产物的分离）有利于反应产物的分离 对理想的保护基团，应符合下述要求：对理想的保护基团，应符合下述要求：（1 1）该基团可在温和条件下引入）该基团可在温和条件下引入（2 2）该基团在化合物其它反应中心进行转换所

51、需的反应条）该基团在化合物其它反应中心进行转换所需的反应条件下和后处理过程中应是稳定的件下和后处理过程中应是稳定的（3 3）该基团在温和条件下应可以选择性地除去）该基团在温和条件下应可以选择性地除去（4 4）去保护过程产生的副产物应该容易除去）去保护过程产生的副产物应该容易除去70 醇、酚羟基的保护醇、酚羟基的保护 1. 1. 保护醇类保护醇类 ROH ROH 的方法一般是制成醚类的方法一般是制成醚类 (ROR) (ROR) 或酯类或酯类(ROCOR)(ROCOR)，缩醛或缩酮类。前者，缩醛或缩酮类。前者对氧化剂或还原剂都有相当的稳定性对氧化剂或还原剂都有相当的稳定性a.a.形成甲醚类形成甲醚

52、类 ROCHROCH3 3可以用碱脱去醇可以用碱脱去醇ROHROH质子，再与合成子质子，再与合成子 CHCH3 3作用，如使作用，如使用试剂用试剂NaH/MeNaH/Me2 2SOSO4 4。也可先作成银盐。也可先作成银盐 RORO- -AgAg+ + 并与碘甲烷反并与碘甲烷反应，如使用应，如使用 AgAg2 2O/MeIO/MeI；但对三级醇不宜使用这一方法。醇；但对三级醇不宜使用这一方法。醇类也可与重氮甲烷类也可与重氮甲烷CHCH2 2N N2 2，在，在LewisLewis酸（如酸（如BFBF3 3EtEt2 2O O）催化下）催化下形成甲醚形成甲醚. .酚甲醚较易除去，常用于酚羟基的保

53、护。常用去保护试酚甲醚较易除去，常用于酚羟基的保护。常用去保护试剂有三甲基碘硅烷剂有三甲基碘硅烷- -二氯甲烷和三溴化硼二氯甲烷和三溴化硼- -二氯甲烷二氯甲烷71ROCH3CH3I +ROSi(CH3)3H2OROH+ (CH3)3SiOH(CH3)3SiIb. b. 甲基硅醚（甲基硅醚（TMSTMS）及其它硅醚保护基）及其它硅醚保护基 硅醚保护硅醚保护- Me3Si（TMS），）， Et3Si（TES），）， t-BuMe2Si(TBDMS), t-BuPh2Si(TBDPS), i-Pr3Si(TIPS). 72脱保护常用氟脱保护常用氟试剂，如：氟试剂，如：氟化氢水溶液、化氢水溶液、氟化

54、四丁铵氟化四丁铵 Bu4NF = TBAF ROHR3SiClimidazole, DMFROSiR3Bu4NFROH ROSi(CH ROSi(CH3 3) )3 3 在酸中不稳定，遇水分解，应保持无水环境。可以与亲在酸中不稳定，遇水分解，应保持无水环境。可以与亲核试剂反应，如格氏试剂，氢化反应，氢化物还原都会影响，因此它核试剂反应，如格氏试剂，氢化反应，氢化物还原都会影响，因此它属于暂时羟基保护，水处理后即分解。常用酸或碱的水溶液水解属于暂时羟基保护，水处理后即分解。常用酸或碱的水溶液水解 ROSi(CHROSi(CH2 2CHCH3 3) )3 3三乙基硅醚稳定性增加，遇水稳定性提高三乙

55、基硅醚稳定性增加，遇水稳定性提高 ROSi(iPr) ROSi(iPr)3 3，ROTIPSROTIPS三异丙基硅醚是由三异丙基氯硅烷硅烷化羟基三异丙基硅醚是由三异丙基氯硅烷硅烷化羟基制得，催化剂是咪唑或二甲氨吡啶。其稳定性比三甲基硅醚高得多，制得，催化剂是咪唑或二甲氨吡啶。其稳定性比三甲基硅醚高得多，可用于亲核反应、有机金属试剂、氢化还原、氢化物还原和氧化反应可用于亲核反应、有机金属试剂、氢化还原、氢化物还原和氧化反应等。等。 ROSi(Me ROSi(Me2 2)Bu)Bu，ROTBSROTBS叔丁基二甲基硅醚是较稳定硅醚。在叔丁基二甲基硅醚是较稳定硅醚。在pH=412pH=412范围稳定

56、。叔丁基二甲基硅醚能适合于亲核反应、有机金试剂，氢化范围稳定。叔丁基二甲基硅醚能适合于亲核反应、有机金试剂，氢化还原、氢化物还原和氧化反应等条件下的羟基保护。还原、氢化物还原和氧化反应等条件下的羟基保护。由于基团位阻较由于基团位阻较大，可用于选择性保护羟基大，可用于选择性保护羟基7374c.c. 苄基醚（苄基醚（BnBn）保护基）保护基 苄基醚的稳定性与甲基醚类似，对于多数酸和碱以及氧苄基醚的稳定性与甲基醚类似，对于多数酸和碱以及氧化剂都非常稳定，形成保护的反应条件也温和，操作简化剂都非常稳定，形成保护的反应条件也温和，操作简单，作为反应物的苄基溴或者苄基氯便宜易得单，作为反应物的苄基溴或者苄

57、基氯便宜易得苄醚的去保护主要有二种途径：一是催化氢解，常用苄醚的去保护主要有二种途径：一是催化氢解，常用10% Pd-C10% Pd-C做催化剂；另一是用钠氨溶液或锂氨溶液进行做催化剂；另一是用钠氨溶液或锂氨溶液进行还原还原R OHCH2BrNaOHR OCH2R OHCH2OH+R OHCH3+H2PdH3+Od.d.三苯甲基醚三苯甲基醚 三苯甲基醚在糖、核苷和甘油酯化学中广泛的用来保护三苯甲基醚在糖、核苷和甘油酯化学中广泛的用来保护一级羟基，它的最大优点是在多羟基化合物中一级羟基，它的最大优点是在多羟基化合物中选择性的保选择性的保护伯醇羟基护伯醇羟基 制备时，以（单或二取代）三苯基氯甲烷在

58、吡啶中与醇制备时，以（单或二取代）三苯基氯甲烷在吡啶中与醇类 作 用 ， 而 以类 作 用 ， 而 以 4 -4 - 二 甲 胺 基 吡 啶 （二 甲 胺 基 吡 啶 （ 4 - d i m e t h y l 4 - d i m e t h y l aminopyridine, DMAPaminopyridine, DMAP）为催化剂）为催化剂 脱去时用酸反应，或锂金属处理脱去时用酸反应，或锂金属处理 75 R O H R O C P h 3 P h 3 C C l, P y r , D M A P Z n B r 2 , o r H 2 / P d 762.2. 缩醛和缩酮类衍生物缩醛和缩

59、酮类衍生物a.a. 四氢吡喃醚（四氢吡喃醚（THPTHP）保护基）保护基 使用二氢吡喃与醇类在酸催化下进行加成作用制备使用二氢吡喃与醇类在酸催化下进行加成作用制备 欲回收恢复到醇类时，则在酸性水溶液中进行水解，即可欲回收恢复到醇类时，则在酸性水溶液中进行水解，即可脱去保护基团脱去保护基团 有机合成中常引用这种保护基团，其缺点是增加一个不对有机合成中常引用这种保护基团，其缺点是增加一个不对称碳（缩酮上的碳原子），使得称碳（缩酮上的碳原子），使得NMRNMR谱的解析较复杂。谱的解析较复杂。OOR77 多羟基化合物中，同时保护两个羟基通常使用羰基化合多羟基化合物中，同时保护两个羟基通常使用羰基化合物

60、物丙酮或苯甲醛丙酮或苯甲醛与醇羟基作用，生成与醇羟基作用，生成环状的缩醛（酮）环状的缩醛（酮）来来实现实现 由于环状缩醛（酮）对由于环状缩醛（酮）对酸性水解极为敏感酸性水解极为敏感，故可用做脱，故可用做脱保护基的方法。保护基的方法。CHOHCH2OHCH2OHOOPhHHOHCHOCH2OHCH2OCH3CH3H2OCH3(CH2)14COOHCHOCO(CH2)14CH3CH2OHCH2OHCHOHCH2OCO(CH2)14CH3CH2OHCH3COCH3/H+PhCHO/H+CH3(CH2)14COCl,PyH2/Pd78 3.3. 羧酸酯衍生物羧酸酯衍生物a.a.醋酸酯保护基醋酸酯保护基