3-氧化反应

2KMnO4 + H2O
2 MnO2
+ 2KOH + 3[O]
反应中常加中MgSO4,Al2(SO4)3和生成的碱KMnO4 KMnO4可氧化: 烯烃,醇,醛,酮,芳烃侧链及稠环的裂化氧化
1.烯烃的氧化 烯烃的氧化
烯烃 R R` C C R`` H
KMnO4 (冷或热)
C
C
(可用于药物合成中)
OH OH R R` O C O + R`` C OH
2,醛的氧化 ,
醛易被铬酸氧化为RCOOH ,一般不作为合成方法 一般不作为合成方法, 醛易被铬酸氧化为RCOOH ,一般不作为合成方法, 仅用于少数制备. Eg: 仅用于少数制备. Eg:
Na2Cr2O7,H2SO4,H2O O CHO 100度 O COOH (75%)
CH3 CH CH2 CH3 CHCHO CH3
1.苄醇的- OH氧化为醛基 1.苄醇的-CH2OH氧化为醛基 苄醇的
CH2OH CrO3,Py CHO (63%)
不饱和醇及烯位亚甲基氧化为RCHO 或酮, 2. β,α –不饱和醇及烯位亚甲基氧化为RCHO 或酮, 不饱和醇及烯位亚甲基氧化为 双键不受影响
O CrO3,Py (60%)
CH CH CH2OH
KMno4,H (热或浓)
反应A介质,可用丙酮,中性水溶液,硫酸镁溶液, 反应A介质,可用丙酮,中性水溶液,硫酸镁溶液,乙醇溶液 以及碱性水溶液. Eg: 以及碱性水溶液. Eg:
7 OH 6 5 10 1 4 8 9 2 3 OH OH
KMnO4,H2O,HgSO4
OH
CH2OAc C O HO
饱和醇用 Na2Cr2O7-H2SO4-H2O为好 不饱和醇用 CrO3-HOAc为好 HOAc为好 铬酸氧化1 醇生成醛收率低,合成上很少用, 2度 铬酸氧化1度 醇生成醛收率低,合成上很少用, 2度 醇 氧化成酮收率较好
eg: :
Na2Cr2O7,H2SO4,H2O OH 55度 O
(83-85%)
4-苯甲酰基吡啶 苯甲酰基吡啶
另,加羧酸或镁盐以除去反应中生成的碱,也可得高收率 加羧酸或镁盐以除去反应中生成的碱, Eg: 酮 Eg:
OH CHCH3
KMnO4,Mg(NO3)2
O CCH3 (66%) CCH3 O
CHCH3 OH
3.醛 3.醛 酮的氧化
醛 羧酸
酮一般不易被氧化,在强氧化条件下,发生C 酮一般不易被氧化,在强氧化条件下,发生C-C断裂生成 羧酸,少有合成价值.某些结构的环酮氧化断裂时, 羧酸,少有合成价值.某些结构的环酮氧化断裂时,只生成一 种产物, 种产物,可用于合成
2 H2C CH2 + O2
CH3OH + O2
活性银 加热
2 H2C CH2 O
活性银 加热
HCOOH + H2O
还原: 还原:
RCH CHR + R3P O
H2C CH2 + H2 Cat 加热
RCH CHR + R3PO
CH3CH3
二, 氧化反应类型
化学氧化反应: 在化学氧化剂的直接作用完成的氧化反应. 化学氧化反应: 在化学氧化剂的直接作用完成的氧化反应. 化学氧化剂: 化学氧化剂: 无机氧化剂 (KMnO4,K2Cr2O7,H2O2等) 有机氧化剂(异丙醇铝,四醋酸铝,过酸等) 有机氧化剂(异丙醇铝,四醋酸铝,过酸等) 催化氧化: 催化氧化: 反应. 反应. 生物氧化; 生物氧化; 在微生物作用下进行的氧化反应 在催化剂存在下, 在催化剂存在下,使用空气或氧气实现的氧化
三 氧化反应在药物合成中的应用
通过氧化反应,可以合成很多药物中间体及药物, 通过氧化反应,可以合成很多药物中间体及药物,氧 化反应在药物合成中应用广泛. 化反应在药物合成中应用广泛.
O2N CH3 Na2Cr2O7,H2SO4 140度,30min O2N COOH (86.5%)
(局麻药普鲁卡因Procaine中间体)
O
KMnO4,H2O
C COOH COOH
邻羧基苯乙酮酸
NO2
KMnO4,H2O
NO2 COOH COOH
密度比较高的环上) (氧化发生在e密度比较高的环上) 氧化发生在 密度比较高的环上
Ph
KMnO4,NaOH
Ph COOH
N
N
COOH
N
KMnO4,H2O
N N
COOH COOH
N
以上两个反应中杂环稳定
第三章 氧化反应
第一节 概述
一,概念
广义 氧化: 氧化:氧化数升高,称为氧化(Oxidation); (失去e,或e偏移) 还原: 还原: 氧化数降低,称为还原(Reduction);(得 到e,或吸引e) 狭义 氧化: 氧化:分子中加入氧或失去氢,或加入氧同时失 去氢原子;反之称为还原.
例如: 例如: 氧化
琼斯试剂的特点:有选择性,反应缓和, 琼斯试剂的特点:有选择性,反应缓和,分子中的
C C
C
C
不受影响,反应迅速,收率好, 不受影响,反应迅速,收率好,
eg: :
H3C H3C H3C CrO3,H2SO4,H2O,CH3COCH3 OH H3C (79%) O H3C H3C
COCH3
COCH3
CrO3,H2SO4,H2O,CH3COCH3 0-20度 HO O (89%)
Na2Cr2O7,H2SO4 NH2.HCl CH3 30度
4,多环芳烃的氧化 ,
CrO3,HAc,H2O rt 过夜
O
NH2 Na2Cr2O7,H2SO4 H2O,40-45度
O
O
OH CrO3
O
O
O
三氧化铬—吡啶络合物 (二) 三氧化铬 吡啶络合物
沙瑞特(Sarret)试剂:1份CrO3 缓慢加入10份吡啶中(次序不 能颠倒,否则引起燃烧),升温至30度,得黄色络合物. 康福思(Comforth) 改进方法: 先将CrO3 溶于水(1:1),逐渐 将CrO3 水溶液加至10分量的吡啶中,搅拌并冰冻冷却.(减少 了制备Sarret 试剂的潜在危险) 应用: 用于对酸敏感的底物的氧化,能将1度,2度 醇及烯丙 位亚甲基氧化为醛或酮,对分子 中存在的C = C , 缩醛,缩酮, 环氧基和硫醚无影响.
O
O CH3
O
O O
O CH3
(CrO3)n + CH3 C O C
CH3 C O Cr O C
铬酰醋酐
O (CrO3)n + 3(CH3)COH C(CH3)3 O Cr O C(CH3)3 O
叔丁基铬酸酯
O (CrO3)n + N N Cr O O
三氧化铬吡啶络合物
O (CrO3)n + HCl Cl Cr Cl O
KMnO4,H2O 70-90度 HCl
N
CH3
N COOH 局麻药甲呱卡因( 局麻药甲呱卡因(Mepiracaine)中间体 )
若分子内含有酚羧基和氨基,不能采用KMnO4 若分子内含有酚羧基和氨基,不能采用KMnO4 基团易于氧化
氧化, 氧化,因为这些
5.稠环化合物的氧化 稠环化合物的氧化
氧化, 稠环化合物经 KMnO4氧化,部分芳环开环
CH3 TsOH,CH3CHO
H3C O
O
CH3 CrO3,Py OH2
H 3C O
O
CH3
HO
O
O
TS:对甲苯磺酸酰基 :
CH3
S O O
TSOH:对甲苯磺酸
CH3
S OH O
H3C CHCH2CH2OH H3C
KMnO4 50-70度
H3C CHCH2COOK H3C
H2SO4 PH 2-3
H3C CHCH2COOH H3C
镇静催眠药溴米索伐 (Bromisoval)中间体 )
CH3CH2CHCH2OH CH2CH3
KMnO4,H2O,NaOH 20-40度
CH3CH2COONa CH2CH3
(二),二氧化锰 二,
二.铬化合物
两种形式:重铬酸盐和三氧化铬(铬解) 两种形式:重铬酸盐和三氧化铬(铬解) (Na2Cr2O7 氧化反应: 氧化反应: 在水中溶解度比K 较常用) 在水中溶解度比K2Cr2O7 大,较常用)
Na2Cr2O7 + 4H2SO4
Na2SO4 + Cr2(SO4)3 + 4H2O + 3[O]
C6H13
CH CH3 OH
Na2Cr2O7,H2SO4,H2O 100度
C6H13
CH CH3 O
(92-96%)
O H3 C CH C OH O O H3C C C CH3 (97%) CH3 CrO3,H2SO4,H2O CH3COCH3
若醇分子中存在由易氧化基团, 若醇分子中存在由易氧化基团,铬酸氧化采用琼斯改良方法 琼斯试剂, 23ml浓 加水稀释到100 (琼斯试剂,即26.7gCrO3 溶于 23ml浓H2SO4 中,加水稀释到100 ml)将琼斯试剂在 将琼斯试剂在0 20度滴加到被氧化醇的丙酮溶液中进行氧化 ml)将琼斯试剂在0-20度滴加到被氧化醇的丙酮溶液中进行氧化
CH3 N KMnO4,H2O 80-90度 HCl
COOH (81-91%) N (维生素类药烟酸Nicotinic Acid)
第二节
一 , 锰化合物
(一),(KMnO4)高锰酸盐
常用无机氧化剂
一类强氧化剂;常用KMnO4,氧化范围广泛,且可在酸性,碱 性,及中性介质中作用,介质不同,氧化能力不同,以酸性条件 下氧化能力最强.KMnO4的氧化反应常在碱性或中性条 件下进行(因酸性介质中,可选用MnO2,或KCr2O7,反应易控 制,而且更经济),反应为:
KMnO4,CH3COCH3,HCOOH
CH2OAc HO C O OH OH
(90%)
F O
0度以下
F OLeabharlann Baidu
醋酸去炎松( 醋酸去炎松(Triamcinolne Acetonide) )
2.醇的氧化 醇的氧化
RCH2OH R CHOH R` R R` C OH R`` 不氧化 KMnO4 R C O R` 羧酸 ROOH
COOH
若芳烃上有 —OH 或—NH2 ,须加保护,否则会氧 OH NH 须加保护, 化为醌类. Eg: 化为醌类. Eg:
NH2 CH3 Na2Cr2O7,H2SO4,H2O O O CH3
若环上存在两个- 若环上存在两个-OH 更容易氧化
CH3 NH2.HCl CH3
或-NH2
,则芳环比侧链
CH3 O CH3 O
CH3CH2COOH CH2CH3
抗菌药羧苄青霉素 (Carbenicillin)中间体 )
仲醇氧化成羧酸产物复杂,无合成价值. 仲醇氧化成羧酸产物复杂,无合成价值.只有当氧化产物 酮的羰基α-C上无H Eg: 酮的羰基 C上无H时,才可得高收率酮 Eg:
O CH OH N
KMnO4
C
N
4-吡啶基苯基甲醇 吡啶基苯基甲醇
二氯铬酰
(一),铬酸 ),铬酸
氧化形式有: 氧化形式有 Na2Cr2O7-H2SO4-H2O ; CrO3-H2O-H2SO4 有时加入HAc 助铬酐解聚 有时加入 铬酸氧化剂显橘红色,氧化后变为 氧化后变为Cr 显绿色,由此控制反 铬酸氧化剂显橘红色 氧化后变为 3+显绿色 由此控制反 应,判断终点 判断终点 1,醇的氧化 1°, 2° 醇 ° ° 醛酮
三氧化铬的制备: 三氧化铬的制备:
Na2Cr2O7 + H2SO4 Na2SO4 + 4H2O + CrO3
三氧化铬是一种多聚体溶于水
O (CrO3)n + nH2O n HO Cr O
O 2 HO Cr O O O O Cr O O O Cr O O
OH
在醋酸,叔丁醇,吡啶中解聚, 在醋酸,叔丁醇,吡啶中解聚,生成各种不同的氧化剂
O
KMnO4,H
CH2COOH CH2CH2COOH
4.芳烃 芳烃
芳烃侧链无论链多长,只要有a-H 存在,氧化后得到苯甲酸类 芳烃侧链无论链多长,只要有a 存在, 化合物, Eg: 化合物,药物合成中常用 Eg:
Cl Cl CH3
KMnO4,Py 70度,5h HCl
Cl
COOH
Cl 抗疟疾药米帕林( 抗疟疾药米帕林(Mepacrime)中间体 )
Na2Cr2O7,H2SO4,H2O
CH3 CH CH2 CH3 CHCOOH CH3
(>90%) ) 消炎镇痛药布洛芬( 消炎镇痛药布洛芬(Ibuprofen) )
3,芳烃侧链的氧化 ,
O2N
CH3
Na2Cr2O7,H2SO4,H2O
O2N (82-87%)
COOH
C8H17
CrO3,HOAc,H2SO4,H2O
CrO3,Py rt
CH CH CHO (81%)
C 3. 羰基 ,分子内同时存在的对羧敏感的基团 环氧基等)无影响. (环氧基等)无影响.
O C CH3
O C CH3
CrO3Py HO O O O
4.羟基经缩醛保护后在氧化过程中不受影响 4.羟基经缩醛保护后在氧化过程中不受影响
HO HO HO