第六章+氧化反应(2)

H 3C CH 3 H 3C n-BuONO/CH3ONa (91%) O O CH 3 NOH CH2O/HCl/AcOH ( ~100%) O H 3C CH 3 O
羰基α位的活性甲基也可被氧化成羧基，生成α－酮酸，但反 应中常伴有脱羧及脱羧产物的进一步氧化，所以控制反应条件十 分重要。如苯乙酮只有在低温时，用高锰酸钾小心氧化，才可得 到苯甲酰甲酸。
O F (84%)
Collins 试剂 F 5 min
3.用过(氧)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，常用试剂有过醋酸叔丁酯和过苯甲酸 叔丁酯。
O O C Ph PhCOOOC(CH 3) 3/CuBr 1) reflux (50%~77%) 2) 80~82oC, 4h (71%~80%)
O C C R
H R' OAc Pb(OAc) 2
OAc Pb(OAc)2 O H C C R R' OAc
Pb(OAc)2
OAc
反应的速率决定步骤是酮的烯醇化，烯醇化的位置决定了产 物的结构。三氟化硼可催化酮的烯醇化并对动力学控制的烯醇 化作用有力。
2. 形成1,2-二羰基化合物
将羰基α位活性烃基氧化成相应的羰基化合物，形成1,2-二 羰基化合物，二氧化硒（或亚硒酸H2SeO3）为一重要的氧化剂。 由于SeO2对羰基两个α位的甲基、亚甲基的氧化缺乏选择性， 故只有当羰基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。
氯甲烷组成的溶液，它和氯铬酸吡啶鎓盐（pyridinium chlorochromate， PCC：C5H5NHCrO2Cl）在室温下可使 醇迅速地氧化成相应的羰基化合物，而对醇中的双键、苄位 亚甲基和硫醚等不起作用。但用大过量的Collins试剂（室温） 或PCC（在二氯甲烷或苯中回流），或在硅藻土（或分子筛） 存在下使用PCC；以及在用Collins试剂的同时加入3，5－二 甲基吡唑，都能使烯丙位氧化，产物收率均很好。
O CH 2 CH CH3 3 CH 3 Collins 试剂 (15eq.) CH 2Cl2 , r.t. CH 3 CH 3 CH 2 CH 3 （95%）
PCC(25eq.) BzO C 6H 6, reflux, 24 h (89%) BzO O
以上两种试剂同样适用于芳烃苄位基的氧化，另外，在一些反 应中，用Collins试剂试剂进行氧化时发生烯丙双键的移位，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。
ArCHO
2Ce3+
芳环上存在硝基、氯等吸电子基团时，对苄位甲基氧化成相 应醛的反应不利，收率降低。
(2) CrO3-Ac2O氧化剂 需在H2SO4或H2SO4/AcOH混合物中进行反应，苄甲基首先 被转化成同碳二醇的二乙酸酯，然后经酸性水解得到醛。多甲 基苯中的甲基都可以氧化成相应的醛。芳环上有较强吸电子基 （如硝基）时，同样也可得到相应的苯甲醛。但基团的位置对 氧化收率有较大的影响，对位取代物的氧化收率高于相应的邻 位取代物的氧化收率。
ArCH 2CH3 CAN/HNO3 90oC , 70min O Ar C CH3 （77%）
用三氧化铬作氧化剂时，收率略低。
CAN/HNO 3 30℃,90min(76%) CrO3/HOAc 20℃ (55%)
O
很多强氧化剂可氧化苄位甲基成相应的芳烃甲酸，常用的 氧化剂有：KMnO4，Na2Cr2O7，Cr2O3和稀硝酸等。
CH3 Et C C CH 3 H SeO2 CH3 CH3 H C C H3 C C H OH 34 : CHOH CH 3 C C H 3CH 2C H 1 OH OH
（3）当上述两规则有矛盾时，常遵循规则（1）。
H 3C H 3C H C C CH2CH3 SeO2 HOH2C H3C H C C CH 2CH3
氧化机理为单电子转移过程：
O
CH2 OH
H 3CO
OCH 3
MeOH/MeO 电解氧化， -2e
H 3CO H 3CO
OCH 3 OCH 3
第一节 氧化反应机理


电子反应机理 亲电反应：亲电加成、亲电取代、亲电消除 亲核反应：亲核消除、亲核加成、亲核取代 自由基反应机理 自由基加成 自由基取代 自由基消除
第二节 烃类的氧化反应
（4）末端双键在氧化时，常会发生烯丙位重排，羟基引入 末端。但也有例外情况。
SeO2 CH 2OH
O SeO2
O
O
O
CHO 10%
OH 8%
70%
SeO2氧化机理：
（1）SeO2作为亲烯组分与具有烯丙位氢的烯发生亲电烯反应 （ene reaction）；（2）脱水，同时发生[2，3]－σ迁移，恢复 原来位置的双键；（3）生成的硒酯裂解。

饱和脂肪烃中C-H键的氧化，由于反应条件激烈、 产物复杂、不易控制和收率低等原因，在药物合成 中意义不大。苄位、烯丙位及羰基α 位C-H键氧化 较为常见。
一、苄位C-H键的氧化 苄位C-H键被氧化生成相应的芳香醇、醛、酮或 羧酸，氧化反应产率较高。
1. 氧化生成醛
醛基特别是苯甲醛易被进一步氧化，要使反应停滞在醛基阶 段，需用选择性氧化剂，较好的氧化剂有硝酸铈铵（CAN）， 三氧化铬-乙酐，以及钴乙酸盐和铈乙酸盐等。
O C CH3 SeO 2/ O O O C CHO (69%~72%) O O C C OCH3 S (67%)
O ClH2 C C N H
N S
CH 2COOCH 3
SeO2 / O
O / AcOH
O ClH 2C C N H
N
SeO2是缓和的氧化剂，反应常以二噁烷、乙酸、乙酐、乙腈 作溶剂，反应常在沸水浴或溶剂回流的温度下进行。如果SeO2 用量不足，会使羰基α位的活性烃基氧化成醇，所以一般SeO2 用量稍过量；若溶剂存在少量的水，会使反应加速。
过量的t-BuOOH，得到满意产率的烯丙基醇。
当化合物有多个烯丙位存在时， SeO2氧化的选择性规则是： （1）首先氧化双键碳上取代基较多一边的烯丙位烃基，并且 总是以E－烯丙醇或醛为主。
H3C C C CH 3 H3C H H3C O C H C C CH3 H
（2）在不违背上述规则条件下，氧化顺序是：CH2>CH3>CHR2。
离子型机理解释：
CH3 CrO 2Cl2
H H C H O Cl Cr O Cl CH2 OCrCl2OH
Etard复合体 CH(OCrCl2OH) 2 CrO 2Cl2 H 2O 2H2 CrO3 CHO
自由基型机理解释：
ArCH 3 ArCH2 OCrCl2 OH CrO2 Cl2 CrO2 Cl2 H 2O ArCH 2 HOCrOCl2 ArCH2 OCrCl2OH
H H ene reaction O HO Se HO
SeO 2
H 2O
HO Se O HO
O HO Se HO
O -H 2 O HO Se
[2，3]-迁移 HO
Se
O H 2O
HO Se(OH)2
2、用CrO3-吡啶配合物（Collins试剂）和铬的其他配合 物氧化
Collins试剂是氧化铬（ Ⅵ）-吡啶配合物[CrO3(Py)2]和二

（1）硝酸铈铵（CAN）：CAN和50％AcOH一起，可将甲苯芳 烃的苄位C-H键氧化成芳醛；CAN还可与其他酸混合作为选择性 氧化剂，常用的酸有高氯酸、乙酸等。通常条件下，多甲基芳烃 仅一个甲基被氧化。此时，选择适宜的温度是重要的。
CH 3 CHO
CAN/50%AcOH
H 3C COOH CH 3 CH 3
氧化机理： SeO2和酮的烯醇式发生亲电性进攻形成硒酸酯， 进而发生【2，3】－σ迁移重排，形成相邻的酮醛或邻二酮，而 SeO2则被还原成单质硒。
R O OH Se O R R' O H OH
Se O
[2,3]-迁移
R R'
O O
R'
OH Se
R R'
O Se O OH
H
SeO2及亚硒酸的毒性比As2O3更大，并且腐蚀皮肤。 相邻的双酮也可用亚硝酸甲酯、亚硝酸异戊酯等试剂制得，羰基 α位活性烃基被亚硝基化，互变异构式肟酮（oximinoketone）， 经水解，则得1,2-二羰基化合物。
二、羰基α位活性C-H键的氧化
1. 形成α-羟基酮 羰基α位的活性烃基可被氧化成α-羟基，常用四醋酸铅（LTA） 或醋酸汞作氧化剂。反应先在α位上引入乙酰氧基（即形成酯）， 再经水解生成α-羟基酮。
O R C CH3

LTA
O O CH3 R C C C H2 O
水解
O R C CH2OH
羰基α位活性甲基、亚甲基和次甲基均会发生上述的类似反 应，故反应物分子中同时含有这些活性基时，产物将是多种 α-羟酮的混合物，但在反应中加入三氟化硼时，对活性甲基 的乙酰氧基化有利。
ArCHOCrCl2 OH ArCHO 2H 2 CrO3
HOCrOCl2
ArCH(OCrCl2 OH)2 Etard复合体
2. 氧化形成酮、羧酸
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。如硝酸铈铵（CAN）， 反应在酸性介质中进行，一般用硝酸作反应介质，收率较高。
CH3 CrO3 -Ac 2O/H 2 SO 4 CH(OCOCH 3) 2 H2 SO4/H2O (52%) CH3 CH(OCOCH 3) 2 CHO
CHO
用铬酰氯（chromyl chloride）CrO2Cl2作催化剂（Etard 反应），也可使苄位甲基氧化成苯甲醛，收率较高。