颜范勇-第六章氧化反应.ppt

第六章 氧化反应 Chapter 6 Oxidation Reaction 概 述 定义： a)广义：失去电子或电子偏移，使C上电子云密度降低的反应称氧化反应 b)狭义：原料（底物）加氧、去氢反应（不涉及C-X,C-N,C-S键生成） c)氧化数增加的反应（氧化态升高的反应） 氧化反应特点： a)反应较为激烈，伴有大量副反应发生 b)同一结构可用多种氧化剂，同一氧化剂可氧化多种底物 c)一般有机物分子中，电荷密度大的部位易氧化 d)实验室与工业的差别，前者一般采用相对温和的条件（低温、常压），但所用氧化剂较贵；后者应用高温、高压，常用O2，用塔分离产品。 氧化反应分类： 氧化反应种类纷繁，本章内容安排上以官能团的衍变为主线，从反应选择性这一角度，对氧化反应所用的试剂，反应条件和其它影响氧化产物收率（也包括光学收率）的因素进行学习。 意义： 一般 由氧化反应而来 在药物合成中借助氧化反应可以合成种类繁多的化合物，如醇、醛、酮、羧酸、酚、环氧化合物，以及脱氢的不饱和烃类，芳香化合物等。 第一节 烃类的氧化 一、苄位烃基的氧化 1．氧化生成醇和酯 2．氧化生成醛 3．氧化形成酮、羧酸 二、羰基α位活性烃基的氧化 1．形成α-羟酮 2．形成1，2-二羰基化合物 三、烯丙位烃基的氧化 1．用二氧化硒氧化 2．用Collins试剂和铬的其它配合物氧化 3．用过（氧）酸酯氧化 一、苄位烃基的氧化 1．氧化生成醇和酯 由于苄醇易继续氧化，苄基位上直接羟基化或者酯化只有选择适当氧化剂，或者催化剂和控制一定的反应条件下才能实现，否则常会被进一步氧化，使产物不纯。 常用的氧化试剂有硝酸铈盐((NH4)2Ce(NO3)6, CAN)，四醋酸铅[Pb(OAc)4, LTA] 和四氟醋酸铅[Ｐb(OCOF3)4]，如： （2） 铅丹 (Pb3O4)/CH3COOH （无水） 注意： ①以上所用的氧化剂都需要在无水的AcOH介质中进行反应，使苄位首先酯化，正是酯的保护作用，才使苄位不被进一步氧化。 ②苄位碳上多余氢原子的存在，易使初级氧化物进一步被氧化，需特别控制反应条件。 ③如果某些芳环化合物的结构中苄位碳原子上只有一个氢原子，则可以选择较强的氧化剂，且仅获得相应的单一的氧化物。如：10-甲基蒽酮在30%H2O2作用下，3min即可获取10-羟基-10-甲基蒽酮(1) 。 2. 苄位氧化成醛 (1) 铬酐-醋酐（CrO3-Ac2O)氧化苄位甲基形成醛基 铬醋酐制备： 过程：将CrO3的AcOH溶液分次加到Ac2O中，得到红色结晶，蒸馏可得纯品，它溶于有机溶剂，极易水解，一般在反应中临时制备。 实例： 反应过程中苄甲基首先被转化成同碳二醇的二醋酸酯，然后经酸性水解得到醛。二醋酸酯的形成，对保护潜在的醛基不被进一步氧化有重要的作用。 （2）二氯铬酰（Etard试剂 ） 制备： 过程：在10℃，依次将浓盐酸及浓硫酸加入铬酐的水溶液中，加毕，静止分层，分出有机层，蒸馏得纯品，其沸点117℃。 注意事项： CrO2Cl2为剧毒物，通常将其溶于CS2，CCl4或CH2Cl2中使用，芳烃与CrO2Cl2作用生成不溶于CS2，CCl4， CH2Cl2的复合物，过滤后将其水解，得氧化产物——醛。 实例： 3．苄位烃基氧化形成羧酸，酮的反应 苄位亚甲基被氧化成相应的酮，常用的氧化剂或催化剂有两类：铈的络合物和铬（VI）的氧化物或铬酸盐。前者主要是硝酸铈铵（CAN），反应是在酸性介质中进行，一般用硝酸作反应介质，收率较高。 （1）铬酸为氧化剂 通常反应形式为：Na2Cr2O7+H+ 和 CrO3+ H+ 在稀水溶液中主要是HCrO4-， 在浓溶液中主要是Cr2O72- 氧化机理： 反应中如果有HOAc，反应温度低于50℃，可将长侧链氧化成酮，如果H2SO4则得-COOH。 （2）KMnO4为氧化剂 在酸性介质中： 在碱性或中性介质中： 在酸性介质中反应激烈，不易控制，一般多用中性或碱性的条件。氧化剂用量10%过量。 长链和短链产物均为-COOH（Na） （3）空气氧化： 工业上采用加压，高压，以稀有金属做催化剂 （4）硝酸氧化： 稀 浓 稀硝酸氧化能力强 特点：产生气体，无残渣，价格廉。 多个甲基只氧化其中一个。 缺点：腐蚀性强，氧化激烈，除了氧化外，有硝化副反应发生，反应有时加dioxane 或冰醋酸为溶剂以稀释氧化剂。 例： （5）SeO2为氧化剂氧化成酮 二、羰基α-位的氧化 羰基α位的活性烃基可被氧化成α-羟酮，常用四醋酸铅（LTA）或醋酸汞作为氧化剂。反应先在α位上引入乙酰氧基（即形成酯），再经水解生成