药物合成：第六章 氧化反应.ppt

第六章,氧化反应,Oxidation Reaction,氧化反应的概念,无机化学中：,有机化学中：,无明显的电子得失,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,失氢,氧化难易程度：,很多情况下，产物比反应物更易氧化,化学试剂氧化 催化氧化 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，后续会结合具体的反应，讲解已研究明确的机理,第二节 烃类的氧化,烷烃、远离官能团的饱和碳原子不易氧化,苄位,烯丙位,羰基-位,1. 氧化生成醛,一、苄位C-H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） 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 、羰基-位活性C-H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、 烯丙位活性C-H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,(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,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，造成双键移动。

3) 反应特点：烯丙酮的制备,3 用过（氧）酸酯 氧化,第三节 醇类的氧化反应,一 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,CrO3-稀H2SO4- 丙酮,26.72gCrO3溶于23mL浓硫酸，再加水稀释到时100mL，在0-20滴加到溶有醇的丙酮溶液中,铬酸的改良方法,氧化快速 体系中有大量丙酮存在，生成的酮不会被进一步氧化 化学选择性好，不会对不饱和键、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,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Sarett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,6molL盐酸184mL在搅拌下迅速加入100g (1mol)三氧化铬。

5 min后冷却到0在10 min内小心加入79.1mL(1mol)吡啶重新冷却到0 ，析出黄橙色固体过滤，真空干燥PCC固体不吸水，可以在室温下长期保存比较安全，可以大量使用,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 氧化性强于PCC,2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） 饱和醇 仲醇 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(DMSO)氧化,(1) 反应通式,常用的强亲电试剂：DCC, Ac2O, (CF3CO)2O, SOCl2, (COCl)2,Dimethyl 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，以醇铝为催化剂把醇氧化为醛酮,4. Oppenaure氧化,(1) 反应通式,Al(OR)3,酮类化合物,(2) 反应机理,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、1，2-二醇的氧化,1. 反应通式,(1) 用Pb(OAc)4氧化,3. 应用特点,F3CCOOH,(2) 用高碘酸氧化,一、 醛的氧化,第四节 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,1. 反应通式,3. 应用特点：酮氧化制备羧酸,第五节 含烯键化合物的氧化,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,pH,OH-,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%,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 烯键被氧化成1，2-二醇,1.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）,由于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 烯键断裂氧化,PH12 一般712；912,1. 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臭氧分解,O3,(1) 反应通式,(2) 反应机理,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 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. 二氧化硒为脱氢剂,(1) 反应通式,(3) 应用特点,2. 醌类作氢接受体,对苯醌,氯醌,DDQ,(1) 反应通式,(3) 影响因素,(4) 应用特点,二、脱氢芳构化,1. 反应通式,3. 应用特点,(1) 催化脱氢,常用催化剂：铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等,十氢萘,（2）DDQ为脱氢剂,Edstrom, E. D.; Yu, T. Tetrahedron 1997, 53, 4549-4560,第八节 胺的氧化反应（自学） 第九节 其他氧化反应（自学）,。