《药物合成》第四章氧化反应小结

第四章氧化反应概述一、氧化反应二、氧化反应类型化学氧化反应、催化氧化反应和生物氧化反应。

第一节烃基的氧化反应一、苄位烃基的氧化1生成醛a、三氧化铬—醋酐氧化苄位甲基成醛基。

甲基先被转化成醛的二醋酸酯再水解得醛。

b、氯化铬酰Cr02C12Etard反应
c、硝酸铈铵CeNH42NO36CAN 反应在酸性介质中进行。

可得苯甲醛。

在正常条件下多甲基芳烃仅一个甲基被氧化。

2形成羧酸、酮常用的氧化剂有KMnO4Na2Cr2O7Cr2O3和稀硝酸等。

在碱或钴盐存在下空气氧化可使苄位甲基氧化成羧基。

硝酸铈铵作氧化剂苄位亚甲基被氧化可形成相应的酮。

二、羰基α位活性烃基的氧化1形成α—羟酮四醋酸铅或醋酸汞羰基α位的活性烃基可氧化成α羟酮然后水解成α—羟酮。

羰基α位活性甲基、亚甲基和次甲基均可发生类似反应。

当这些活性烃基共存于同一分子时产物将是混合物若在反应中加入三氟化硼对甲基的乙酰氧基化有利。

2形成12—二羰基化合物SeO2 它主要用于活性亚甲基或甲基成相应的羰基化合物。

位于共轭体系中的活性亚甲基也可被二氧化硒氧化成相应的羰基化合物。

三、烯丙位烃基的氧化1、二氧化硒某些烯丙位的碳-
氢键可被二氧化硒氧化成相应的醇类化合物。

反应需在醋酸溶液中进行产物以醋酸酯形式分离然后再水解得到醇。

当被氧化物分子中有多个烯丙位存在时1双键碳原子所连取代基多的烯丙位优先发生氧化2活性次序为3环内双键的氧化反应发生在双键碳原子较多的取代基且位于环内的烯丙位上。

4若双键位于末端则氧化的同时双键可发生位移。

2、用CrO3—吡啶复合体Collins试剂氧化Collins试剂是CrO3·2Py 的结晶在二氯甲烷中的溶液。

它是一个对双键、硫醚等不作用的选择性氧化剂。

有时氧化的同时发生烯丙双键移位。

CrO3的其它试剂如铬酸叔丁醇酯三氧化铬本身等都可用于烯丙位氧化但后者常伴有双键断裂的副产物故不适宜于合成。

3、用过酸酯氧化过酸酯在亚铜盐催化下可在烯丙位烃基上引入酰氧基经水解可得烯丙醇类。

常用试剂是过醋酸叔丁酯和过苯甲酸叔丁酯。

第二节醇的氧化反应一、醇被氧化成醛、酮1用铬化合物氧化1铬酸氧化剂氧化伯、仲醇成醛、酮。

饱和醇常用Na2Ce2O7-H2SO4-H2O不饱和醇以CrO3-HOAc为好。

处于直立键的羟基比处于平伏键的羟基易于氧化。

2用锰化合物氧化1高锰酸钾作强氧化剂对于氧化所得酮类基羰基的α碳原子上没有氢时用高锰酸钾氧化可得较高收率的酮。

2活性二氧化锰一个选择性高的氧化剂反应条件温和常在室温反应。

二氧化锰对烯丙位羟基和苄位羟基的氧化尤为有效氧化时不氧化不饱和键只对羟基氧化。

在通常条件下活性二氧化锰不氧化饱和醇必须在激烈条件下如加热回流才发生反应。

这可在烯丙位或苄位羟基和其它羟基共存时选择性氧化烯丙位或苄位羟基。

3用碳酸银氧化碳酸银对于氧化伯、仲醇为醛、酮的反应最为有效其它基团不受影响。

氧化作用有一定选择性位阻大的羟基不易被氧化。

仲醇比伯醇易被氧化最易被氧化的是烯丙位羟基。

4用二甲基亚砜氧化加入强亲电性试剂时在质子供给体存在下和醇反应生成醛或酮。

反应条件温和。

1DMSO—DCC DMSO—DCC氧化伯、仲醇成羰基化合物条件温和收率好有高度选择性对分子中的烯键、酯基、氨基和叔羟基等均无影响。

DMSO—DOC 的氧化对α—羟基氧化较易而对β—羟基则较难。

2DMSD—Ac2O 该氧化剂可将羟基氧化成羰基而不影响其它基团可氧化位阻较大的羟基。

第三节醛、酮的氧化反应一、醛的氧化醛较易被氧化成羧酸。

常用的试剂有铬酸、高锰酸盐和氧化银等。

1高锰酸钾的酸性、中性或碱性溶液都能用于氧化芳香醛和脂肪醛成羧酸收率较高。

2氧化银氧化银是一较好的选择性氧化剂。

它氧化能力较弱一般用于易氧化醛的氧
化。

其它一些易氧化基团如双键不受影响。

所以适用于不饱和醛以及一些芳香醛的氧化。

3过氧酸当醛基的邻、对位有羟基这一类释电子基时与过氧酸反应醛基经甲酸酯阶段最后转换成羟基。

第四节含烯键化合物的氧化反应一、烯键环氧化
1αβ—不饱和羰基化合物的环氧化过氧化氢或叔丁基过氧化氢一般在碱性条件下使之环氧化氧环常在位阻小的一面形成。

2. 不与羰基共轭的烯键的环氧化亲电加成 1 过氧化氢或烷基过氧氢为氧化剂反应常在烃类溶剂中进行也可用烯烃本身作溶剂。

反应用V、Mo、W、Cr作催化剂。

使用烷基过氧氢作氧化剂时当烷基上具有吸电子基时可增加氧化速率。

烯烃的结构对环氧化速率也有影响烯键碳上连有释电子基时可加快环氧化速率当分子中存在一个以上双键时常是连有较多释电子基的双键被优先环氧化2 有机过氧酸为环氧化剂过酸作用于双键可形成环氧化合物在强酸性条件下环氧化合物进一步开环酸解或水解为邻二醇或其单酯。

过酸对烯烃的环氧化反应是亲电性加成反应分子中的羰基和酰基均不受影响。

二、氧化成12二醇烯键被氧化成12二醇即烯键的全羟基化作用。

1、生成顺式二醇1高锰酸钾氧化烯烃可以生成顺式二醇α羟酮剧烈条件下还会断键生成醛、酮或羧酸。

高锰酸钾氧化烯烃生成二醇的反应反应条件非常重要在碱性条件下PH12以下常有利于二醇的生成。

更重要的是使用计算量低浓度13的高锰酸钾并控制室温以下反应。

2以四氧化锇为氧化剂环状锇酸酯水解方法①强碱性水溶液和甘露醇中水解②水与醇溶液中亚硫酸钠或酸性亚硫酸钠水解③硫化氢溶液水解。

3碘和湿羧酸银为氧化剂——碘的四氯化碳溶液和等摩尔醋酸银或苯甲酸银组成的试剂Prevosts 试剂。

反应具有专一性和温和的反应条件。

游离碘在所用条件下不影响分子中其它敏感基团。

2、反式羟基化1有机过氧酸为氧化剂过氧酸氧化烯键可生成环氧化合物亦可形成12-二醇。

主要取决于反应条件。

2Prevost反应用碘-羧酸银试剂在无水条件下和烯键作用可得反式12-二醇的双乙酰衍生物。

此反应称为Prevost反应。

三、烯键的断裂氧化1、用高锰酸盐氧化在适宜条件下高锰酸钾可直接氧化烯键使之断裂成相应的羰基化合物或羧酸。

2、臭氧分解臭氧是一亲电性试剂和烯键形成臭氧化物它能被氧化或还原断裂成羧酸、酮或醛。

四、Wacker反应第五节芳烃的氧化反应一、芳环的氧化开裂1、稠环化合物的氧化稠环化合物经高锰酸钾氧化将使部分芳环发生环裂反应。

1高锰酸钾萘环、四氢萘用高锰酸钾进行氧化时常发生开环生成相应的羧酸。

四氢萘中由于萘环较脂环稳定脂环开裂氧化生成邻羧基苯乙酮酸。

带有给电子基的萘环氧化则发生在连有给电子基的环上这是由于该电子云密度较高的缘故。

用高锰酸钾氧化苯并杂环时由于杂环稳定则苯环破裂生成相应的二羧酸。

2四氧化钌和过碘酸钠用催化量的四氧化钌和过碘酸钠组成的试剂可激烈地进攻苯环而不影响侧链烷基。

四氧化钌易使芳环氧化裂环生成羧酸。

二、氧化成醌1、铬酸为氧化剂苯或烃基苯很难被氧化成醌萘较易被氧化成醌具有侧链的多环芳环用铬酸氧化时主要将芳环氧化成相应的醌而侧链不受影响。

2、三氯化铁、高铁氰化钾和氧化银等为氧化剂由于多羟基或氨基苯的苯环易被氧化用铬酸时铬酸的强氧化性常使反应产物中伴有进一步氧化产物降低醌的收率。

改用弱氧化剂三氯化铁一般在酸性环境中反应高铁氰化钾一般在中性或碱性中反应。

两者氧化多元酚或芳胺时醌的收率较高。

氧化银一般只作用于易氧化的醛和某些酚类化合物不氧化分子中同时存在的双键及其他对强氧化剂敏感的基团。

3、Fremy盐为氧化剂将一元酚氧化成醌的有效的选择性氧化剂是亚硝基二磺酸钾盐即Fremy盐。

用此试剂在稀碱性水溶
液中将酚或芳胺氧化成醌的反应称Teuber反应。

环上有吸电子基可抑制反应释电子基促进反应。

羟基对位没有取代基时氧化产物是对醌对位有取代基而邻位没有取代基时氧化产物是邻醌。

当对位和邻位同时有取代基时氧化产物仍是对醌。

三、芳环的酚羟基化在芳环上通过氧化引入酚羟基的方法主要是E1bs氧化即过二硫酸钾在冷碱溶液中将酚类氧化在原有酚羟基的邻对位引入酚羟基。

反应一般发生在酚羟基的对位对位有取代基时在邻位氧化。

第六节脱氢反应一、羰基的αβ脱氢反应1、二氧化硒为脱氢剂甾酮类常用二氧化硒脱氢在羰基的αβ位引入双键。

某些链状化合物在两个羰基之间存在亚次乙基时也易发生脱氢反应。

如2、醌类为脱氢剂常用的有四氯14—苯醌氯醌和23—二氯—56—二氰苯醌DDQ等。

这些醌类主要用于甾酮的脱氢其它脂环酮类的脱氢亦可应用。

4—烯—3—酮甾体化合物用醌类脱氢一般可生成14-二烯—3—酮甾体化合物和46-二烯—3—酮甾体化合物。

3、有机硒为脱氢剂卤化苯基硒于室温和羰基化合物反应得到α—苯硒代羰基化合物然后用过氧
化氢或过碘酸钠氧化形成反式αβ不饱和酮。

分子内存在醇羟基、酯基和烯键均不受影响。

二、脱氢芳构化1、催化脱氢一般情况已存在一个双键的六元环较易被催化脱氢芳构化而完全饱和的环较难被芳构化。

部分氢化的含氮杂环亦能被贵金属催化脱氢芳构化。

在催化脱氢芳构化过程中某些基团可被氢化和氢解。

如氮原子上的苄基被氢解苄位羰基被还原氢解成次甲基苄位双键被氢化以及脱氯等。

2、DDQ为脱氢剂醌类化合物亦常用于脱氢芳构化。

常用的醌类化合物是脱氢能力较强的DDQ亦有用氯醌的。

必须指出即使是脱氢能力强的醌类对于完全饱和的脂环化合物是不能脱氢的。

具有季碳原子的碳环化合物用醌类化合物脱氢芳构化时可使取代基移位而不失去碳原子。

环的大小对脱氢芳构化有影响一般情况下五元、六元环比七元环易于脱氢芳构化。

3、其它氧化剂为脱氢剂环己烯和环己二烯的衍生物用过量的二氧化锰与之反应可使其脱氢芳构化。

反应过程中不影响其它易氧化基团。

在过量二氧化锰存在下于溶剂苯甲苯和二甲苯中加热部分饱和的稠杂环化合物亦可脱氢芳构化成稠环芳烃。

第七节胺的氧化反应一、伯胺的氧化氧在产物取决于反应试剂、反应条件及苯胺的类型。

用过氧酸氧化芳伯胺得到亚硝基化合物用过量过氧乙酸于冷时氧化苯胺得到亚硝基苯。

但若试剂不过量则产物是氧化偶氮苯。

苯胺类型不同带有吸电子取代基的苯胺用过量苯甲酸氧化得到相应的亚硝基化合物收率较高带有释电子基的芳伯胺的氧化当用无水过氧乙酸氧化时可将其氧化成相应的硝基化合物其它过氧酸一般不适宜。