第六章 氧化反应(4)

第六章氧化反应6.1醇羟基和酚羟基的氧化反应6.2碳-碳双键的氧化反应6.3酮的氧化反应6.4芳烃侧链和烯丙位氧化内容1第六章氧化反应氧化反应必须通过氧化剂来实现。氧化剂：亲电试剂，它进攻有机物电子密度大的部位，从有机

物中取得电子。氧化剂分类：通用氧化剂（如KMnO4）；选择性氧化剂（如SeO2,Pb(Ac)4）氧化反应是一类最常用和极重要的有机化学反应。有机化合物中，凡失去电子或电子偏移使碳原子上电子云密度降低的反应，称为氧化反应。狭义而言，是指有机物分子中氧原子增加或氢原子减少，或二者兼而有之的反应，不涉及形成新的碳-卤键，碳-氢键和碳-硫键。2第六章氧化反应有机物结构：

不同类型的化合物，氧化反应难易程度不同。氧化反应分类：机理：

许多氧化反应机理尚不清楚。3第六章氧化反应通用型氧化剂：KMnO44第六章氧化反应6.1醇羟基和酚羟基的氧化反应一、伯、仲醇被氧化成醛、酮1.用铬的化合物氧化

六价铬（VI）化合物，包括CrO3-Py(Collins),重铬酸盐、氯铬酸吡啶盐（PCC）等，在酸性条件下可使伯醇氧化为醛，仲醇氧化成酮。如：CrO3-Py(Collins试剂)：将CrO3加到Py中制得5第六章氧化反应

Corey等人与1975年报道了用氯铬酸吡啶蓊盐（PCC），重铬酸吡啶蓊盐（PDC）作氧化剂氧化醇成为醛、酮。6第六章氧化反应7第六章氧化反应

DMAP与氯铬酸组成的吡啶蓊盐，可选择性地氧化烯丙醇及苄醇类，如：2.用活性二氧化锰氧化活性二氧化锰是α，β-不饱和醇（如烯丙醇、苄醇）进行选择性氧化的氧化剂，反应条件温和，操作简便，如：8第六章氧化反应当分子中有数个羟基时，活性二氧化锰可选择氧化烯丙位羟基：3.用碳酸银氧化氧化剂特点：反应条件温和，可在中性环境进行，且收率较高。反应选择性：

（1）位阻大的羟基不易被氧化；优先氧化仲醇；

烯丙位比仲醇更易被氧化。

9第六章氧化反应（2）1,4-1,5-,1,6-二醇等二元伯醇氧化时，可生成相应的内酯，其余的二醇氧化后得羟基醛或羟基酮：10第六章氧化反应4.用DMSO氧化

二甲亚砜（DMSO）是实验室广泛使用的非质子极性溶剂，它又是非常有用的选择性氧化剂。它能在酸、碱和脱水剂协助下将伯、仲醇氧化成醛、酮，也能将上述醇的磺酸酯，一些活泼的卤化物如α-卤代酸，α-卤代酸酯、苄卤及α-卤代苯乙酮等氧化为羰基化合物。11第六章氧化反应亲电试剂如DCC(二环己基碳二亚胺),Ac2O,(CF3CO)2O,SOCl2,(COCl)2,等活化，生成活性锍盐，它极易与醇形成烷氧基锍盐，接着发生消除反应，生成醛或酮与二甲硫醚。反应机理：氧化剂特点：反应条件温和，产物分离简便，收率高，费用低

反应选择性好。常用组合：DMSO-DCC，DMSO-Ac2O，DMSO-（COCl)2※

DMSO-DCC/H3PO4((碱还可用三乙胺等有机碱)12第六章氧化反应优先氧化空间位阻小的羟基，对分子中不饱和键、酯、磺酸酯、糖苷键等不影响，广泛用于糖类、核酸、甾体化合物和生物碱等天然化合物和药物的合成。13第六章氧化反应※

DMSO-Ac2O用Ac2O代替DCC，适用于氧化空间位阻大的羟基，并可避免使用毒性大的DCC。但收率比DMSO-DCC法低。14第六章氧化反应5.其它氧化法：(i)Oppenauer氧化法：仲醇氧化为酮反应机理15第六章氧化反应（ii）Pb(OAc)4(LTA)氧化法双键位移，与羰基共轭：16第六章氧化反应(iii)O2/Pt氧化法：工业上用于从L-山梨糖制备Vc中间体(iv)亚硝酸钠-乙酸酐氧化17第六章氧化反应(v)固载氧化剂氧化法固载氧化剂即将氧化剂固载在支撑试剂上，成为有机合成的一个热点。★

固载氧化反应的优点：（a）操作简便，快速有效；（b）充分利用热力学和动力学因素如高温、廉价试剂促进反应（c）改善试剂反应活性和选择性；（d）减少或消除环境污染；（e）试剂可再生★常用固载载体：硅胶，Al2O3,黏土（如，蒙脱土）18第六章氧化反应固载氧化反应的氧化剂制备及反应特征性较强，需要用时要查文献，再选择、尝试。（见书P259~261）如：19第六章氧化反应二、二元醇的氧化1.1,2-二醇的氧化常用试剂：过碘酸（HIO4），四醋酸铅（LTA）可用于测定结构两羟基无法形成环状过渡态时，氧化反应不进行。比较：20第六章氧化反应2.1,3-1,n-（n≧4）等二醇的氧化：

用Ag2CO3

氧化1,3-二醇

，可得到一个羟基一个羰基的化合物；而1,n-（n≧4）二醇的氧化则可得到相应的内酯，但反应时需要大过量的Ag2CO3。21第六章氧化反应三、酚的氧化酚类化合物很容易被氧化，形成稳定的酚氧自由基：如：联萘酚的合成：22第六章氧化反应又如：利用该反应，可将根皮乙酰苯转化为地衣酸23第六章氧化反应烯键可被一些试剂氧化生成各种氧化物。氧化剂：H2O2/OH-;t-BuOOH/OH,m-ClC6H4CO3H6.2碳-碳双键的氧化反应6.2.1烯键环氧化反应机理：首先是ROO-的亲核加成，然后形成环氧化合物：24第六章氧化反应1.不与羰基共轭的烯键的环氧化这类烯键的电子云密度较高，双键的氧化带有亲电性特征。常用氧化剂：

H2O2（

t-BuOOH

）/过渡金属配合物;

有机过氧酸

（1）H2O2（

t-BuOOH

）/过渡金属配合物：常用过渡金属配合物：Mo(CO)6

；Salen-Mn(III)配合物；

[Ti(OPri)4]/酒石酸二酯（Sharpless）环氧化反应特点：（i）取代基多的烯键优先氧化；（ii）顺式加成，氧环在位阻小的一侧。25第六章氧化反应Sharpless试剂可选择氧化烯丙醇双键。Sharpless环氧化法是由烯丙醇制备手性烯丙醇环氧化物的极好方法。缺点为反应时间太长，手性催化剂回收率低。改进方法有二：（1）添加催化剂；（2）使用高分子支载的酒石酸酯。26第六章氧化反应（2）有机过氧酸为环氧化试剂：常用氧化剂：过氧苯甲酸，间氯过氧苯甲酸，过氧乙酸，三氟

过氧乙酸等。含苯环的试剂较稳定。环氧化反应特点：（i）用芳香过氧酸效果较好；用脂肪族过氧酸，需在缓冲溶液(NaOAc)中进行，否则，得开环产物。（ii）过氧酸分子中有吸电子基团或烯键碳上有烃基时，环氧化反应易进行。27第六章氧化反应（iii）环氧化有高度立体选择性（无高度对映选择性），顺式加成，常从位阻小一侧形成氧环。烯丙位存在如羟基、乙酰氧基等含氧基团时，主要得氧环与乙酰氧基处于异侧的产物。28第六章氧化反应2.α,β-不饱和羰基化合物的环氧化：反应速率低于孤立双键。反应机理：首先是ROO-的亲核加成，然后形成环氧化合物：29第六章氧化反应环氧化特点：

（1）反应条件温和，可通过控制反应介质pH得到相应产物；

（2）反应具有一定的立体选择性，顺式加成，双键上取代基多者优先氧化，氧环常在位阻小的一面；

（3）使用手性催化剂，可得到高对映选择性的不对称产物。如:pH不同，产物不同。控制pH,可使酯键不被水解30第六章氧化反应双键上取代基多者优先氧化；氧环在位阻小的一边。为何不氧化此双键?31第六章氧化反应3.烯键氧化成1，2-二醇烯键氧化成1，2-二醇，即烯键的全羟基化作用，氧化试剂不同，产物的立体化学不同。(1)顺式羟基化：常用氧化剂：KMnO4

；

I2-AcOAg/AcOH/H2O(i)KMnO4(低温，低浓度，碱性)机理32第六章氧化反应说明：1.由于氧化剂在水相，遇到难溶于水的底物时，加入相转移催

化剂可明显提高产物收率。2.要得到顺式邻二醇，反应时注意控制条件，否则，容易得到

进一步氧化产物。见书P265。3.注意产物的立体化学。33第六章氧化反应(ii)I2-AcOAg/AcOH/H2O34第六章氧化反应水存在下，由于乙酰氧负离子从碘的三元环过渡态的另一侧进攻，所引入的羟基与碘的三元环不在同侧，该立体化学特点与KMnO4相反，因此，可用于进行立体选择性的双羟基化反应。35第六章氧化反应(2)反式羟基化常用试剂：过氧酸36第六章氧化反应乙烯在钯（II）的盐酸水溶液中用氧将其氧化成乙醛的方法称Wacker

反应。6.2.2钯催化氧化反应在氧气存在下，用PdCl2-CuCl2催化，可使反应连续进行：末端双键氧化37第六章氧化反应羰基α-位活性甲基，亚甲基等均可发生酯化。在反应中加入三氟化硼时，对活性甲基的乙酰氧化有利。如：1.

氧化成α-羟基酮：（思考：为何不提α-羟基醛？）6.3酮的氧化反应6.3.1酮的α-位氧化38第六章氧化反应2.氧化成二羰基化合物：

SeO2为氧化剂SeO2对羰基两个α-位的甲基、亚甲基的氧化缺乏选择性，因此，只有当羰基α-位仅有一个可氧化的烃基，或者两个亚甲基处于相似（或对称）的位置时，这类氧化才有合成意义。如：39第六章氧化反应SeO2是缓和的氧化剂，反应中常以diox,乙酐，乙酸，乙腈作溶剂，并在溶剂回流反应。SeO2一般用量稍过量。溶剂中存在少量水将加速反应。6.3.2酮的Baeyer-Villiger氧化反应在酸催化下，醛或酮与过氧酸作用，在烃基与羰基之间插入氧生成酯的反应，称为Baeyer-Villiger氧化重排反应。40第六章氧化反应反应机理：说明：（1）烃基迁移能力：叔烷基>环己基，仲烷基，苄基，苯基

>伯烷基>甲基。（2）醛与过氧乙酸反应，氢迁移，产物一般为酸。但用MPBA

在CH2Cl2

中于室温下重排，得甲酸酯。例1：甲基酮发生Baeyer-Villiger反应，产物为乙酸酯。41第六章氧化反应例2：利用Baeyer-Villiger反应引入羟基。例3：醛与MCPBA/CH2Cl2中重排，产物为甲酸酯。42第六章氧化反应例4：6.4芳烃侧链和烯丙位氧化43第六章氧化反应6.4.1.芳烃侧链的氧化苄位α-H对氧化剂敏感，易形成自由基或碳正离子的氧化中间体，使用不同的氧化剂，可得到相应的芳香醇、醛、酮和羧酸，产物收率高。1.氧化生成醇和酯：需要使用选择性氧化剂。常用氧化剂：

硝酸铈盐（(NH4)2Ce(NO3)6CAN），四醋酸铅

（Pb(OAc)4,LTA）,四氟醋酸铅（Pb(OCOCF3)4）44第六章氧化反应（1）硝酸铈盐（CAN）：选择性较好，但反应须在无水条件下进行，否则，产物为混合物。苯环上有吸电子基，收率降低：（2）四醋酸铅（Pb(OAc)4,LTA）：本身不够稳定，可用Pb3O4与乙酸或三氟乙酸反应制得，并立即使用。酯化作用低于CAN。苯环上有供电子基，利于反应。反应也需要在无水醋酸中进行。如：45第六章氧化反应加强反应条件，苄位其余的α-H也会被氧化。2.氧化成醛醛基是比苄位α-H更易氧化的基团，因此，需用选择性氧化剂，使反应可停止在醛的阶段。常用氧化剂：硝酸铈盐（CAN），三氧化铬-乙酐，催化复合剂。46第六章氧化反应芳环上有吸电子基，对反应不利。（收率降低至50%左右）。(2)三氧化铬-乙酐：（需在酸性条件下进行）(1)CAN47第六章氧化反应反应能停留在醛，主要是酸存在的发生以下反应(3)Etard

反应：氯化铬酐CrO2Cl2

作氧化剂用铬酰氯氧化甲基芳烃的反应称为Etard反应。48第六章氧化反应芳环上有多个甲基时，只能氧化一个：3.氧化成酮、羧酸：(1)CAN49第六章氧化反应(2)铬酸氧化：（自学，P276~278）在中性重铬酸盐水溶液中，乙苯，丙苯，异丙苯等，在高温下发生末端碳原子的氧化：50第六章氧化反应(3)Al2O3固载KMnO4氧化Al2O3固载KMnO4氧化苄氢：Al2O3固载KMnO4还能脱氢：51第六章氧化反应烯丙位的甲基、亚甲基或次甲基在一些氧化剂作用下可被氧化成相应的醇（酯）、醛或酮，而双键不被氧化或破坏，但可能发生双键位置的迁移。6.4.2烯丙位烃基的氧化常用氧化剂：SeO2、CrO3-Py配合物（Collins试剂），过氧酸酯1.

SeO2：氧化活性C-H键，如羰基的α-H，酯基、炔基、芳基及

烯丙位α-H，氧化产物收率较好。产物可以是烯丙基醇，

也可以是不饱和羰基化合物。如：52第六章氧化反应当化合物中存在多个烯丙位α-H时，SeO2氧化的选择性规则：(1)优先氧化双键碳上取代基较多一边的烯丙位烃基，产物以E-烯丙基醇或醛为主：53第六章氧化反应(2)在不违背规则（1）下