第六章 氧化反应

饱和脂肪烃的氧化反应仅对那些具有叔C-H键的饱和烃才有 合成价值。铬酸或高锰酸盐常常可将叔C-H键选择性氧化成叔醇， 若为手性叔碳的C-H键，氧化时可保持构型。
n-Bu CH 3 Et
CH 3
PhCH 2NEt3MnO 4 3℃ , 数天
H
Na 2 Cr2 O 7 HClO 4 / HOAc / H 2 O
CH 3 CH 3 CH 3
n-BuONO / CH 3ONa (91%)
CH 3 NOH O
CH 2O/ HCl / HOAc (~100%)
CH 3
CH 3 O O
O
6.1.4 烯丙位烃基的氧化
烯丙位的甲基、亚甲基或次甲基在一些氧化剂作用下可被氧化成相应的醇 （酯）、醛或酮，而双键不被氧化或破坏，但可能发生双键的迁移。 铬酐-吡啶配合物和二氯甲烷组成的溶液称为Collins试剂，它和PCC[铬酐吡啶配合物的盐酸盐]在室温下可使醇迅速氧化成相应的羰基化合物，而对醇 中的双键、苄位亚甲基和硫醚不起作用。若使用过量的Collins试剂（室温） 或PCC(在二氯甲烷或苯中回流)，可将烯丙位碳氢键氧化成羰基。
n-Bu CH 3 Et
CH 3 OH
(72%)
OH
桥环化合物的桥头C-H键一般为叔C-H,张力较大的桥头碳 氢键因离子和自由基均难形成，不易发生氧化反应，但一些环 系较大的桥环化合物的氧化反应也可选择性地发生在桥头碳原 子上。例如：
(40%~50％ ）
HO
CrO3 / Ac2O / AcOH 35 C , 1h , r.t. , 6h(71%)
OH
CrO 3 / H 2SO 4 / 丙酮 (75%)
O
Jones 氧化
OLeabharlann OHH(73%)
HO
O
O
O
将CrO3分散吸附在硅胶、氧化铝、3A分子筛等高分子支持剂上也可 选择性氧化伯醇至醛，而不会过度氧化成羧酸。应用时在室温下15分钟 即可完成氧化。反应之后加以过滤。
二价锰盐（硫酸锰）在碱性溶液中与高锰酸钾反应制得的活性二氧化 锰(MnO2)是α,β-不饱和醇（即烯丙醇、炔丙醇、苄醇等）的选择性氧化 剂。常用的溶剂有水、苯、石油醚、氯仿、二氯甲烷、乙醚、丙酮等。
CAN 50~60 ℃
CHO CH 3
在硝酸介质中，CAN可将苄位亚甲基氧化成相应的酮，收率较高。
O ArCH2CH 3
CAN / HNO 3 90℃ , 70min
ArCCH 3
(77%)
铬酐－醋酐混合物可将甲基芳烃及其衍生物的甲基氧化成同碳二元醇 的双醋酸酯，经酸性水解得到醛。这一氧化剂有较好的氧化性能，多甲基 芳烃中的甲基都可以氧化成相应的醛。
CH 3 C CH 3 C
CH 3 H
SeO 2
CH 3 C HOH 2C C
CH 3 H
CH 3 C CH 3 C
CH 2CH 3 H
SeO 2
CH 3 C HO CH 2 C
CH 2CH 3 H
O O
SeO 2 Py
O HO O
OH
S eO 2
同样，SeO2也能氧化芳环、炔键和酯基的α-C-H键，氧化产物收率 较好。(多官能团化合物要慎重使用SeO2!)
R N
O 2 / t-BuOH / t-BuOK / P(OEt)3
R N HO COCH 3 COCH 3
H COCH 3 COCH 3
-20℃
以上反应具有高度的立体选择性，羟基和被置换的氢具有相同的立体构 型。反应发生在含氢较少的α-C.
二氧化硒（或亚硒酸H2SeO3）是一重要的氧化剂，在二噁烷、乙酸、乙 酐、乙腈等溶剂中可将羰基α位活性烃基氧化成相应的羰基，形成1,2-二 羰基化合物，由于SeO2对羰基的两个α位的甲基、亚甲基的氧化缺乏其区域 选择性，故只有对称酮()单酮)或酮基邻位仅有一个可氧化的烃基时，这类 氧化才有合成意义。例如：
第六章
氧化反应 氧化反应
广义有机氧化反应： 碳原子氧化数（或氧化态、氧化值）升高的反应 狭义有机氧化反应： 专指非一价原子上氧原子数增加，氢原子数减少的反应。 氧化反应的类型：
化学氧化: 电解氧化: 生物氧化: 催化氧化: 利用化学氧化剂进行的氧化； 利用电解方法进行的氧化； 利用微生物进行的氧化； 利用催化剂进行的氧化；
CH3 CHOCOCH3
（63％）
OCOCH 3
Pb 3O 4 / HOAc 60~70 ℃（80％~82%) NaOH / MeOH 回流, 2h(70 ％~74%)
OH
在50％含水HOAc中，硝酸铈铵（CAN）可将甲基芳烃氧化成芳醛。 通常条件下，多甲基芳烃仅一个甲基被氧化。如下例：
CH3
CAN / 50%HOAc 80℃ , 120min （定量）
N + H Cr2O 7-
N H ClCrO 3
+
-
(PCC) 橙黄色结晶
(PDC)
OH
PCC / CH2Cl2 AcONa
CHO
(82%)
Jones氧化剂（CrO3/H2SO4/丙酮）是改良的铬酸氧化剂，可将多官能 团共存的仲醇选择性氧化成酮，而对分子中的缩酮、酯、环氧基、氨基、 烯键、烯丙位碳氢键无氧化作用。例如：
6．2 醇类的氧化 ．
醇类的氧化反应是药物合成中经常用到的反应之一。不同醇的氧化， 或者同一种醇用不同的氧化剂或不同的氧化条件，可得到不同的产物，可 以是醛、酮，也可以是羧酸。本节重点介绍伯醇控制氧化成醛和其他官能 团共存时醇羟基的选择性氧化反应。 Collins氧化剂（CrO3(py)2/CH2Cl2 ）可以将伯醇控制氧化成醛，收率能 达到满意的程度。也可用于伯醇、仲醇与对酸性氧化剂敏感的官能团共存 时的控制氧化。例如：
C-氧化 根据被氧化的原子： S-氧化 N-氧化
6.1 烃类的氧化
专指烃类饱和C-H 键或官能团附近饱和C-H键的氧化反 应——非官能团化碳原子的氧化反应。
6.1.1 饱和脂肪烃的氧化
饱和烃分子中的碳氢键在室温下对高锰酸钾等强氧化剂的氧 化有一定的抗拒能力。但不同类型的碳氢键抗拒能力不同。 饱和碳原子上碳氢键的氧化活性一般为： 3°C-H＞2°C-H＞1°C-H 相对氧化速度为： 7000 ： 110： 1
O ClH 2CN H N S CH 2COOCH 3 SeO 2 / O
O / HOAc
O ClH 2CN H
N S
O O C C OCH 3
(67%)
O C CH 3
SeO 2 / O
O
O C CHO
(69%~72%)
O
SeO2
O O
O O
1,2-二酮也可用亚硝酸甲酯、亚硝酸异戊酯等试剂制得，羰基邻位活 性烃基被亚硝化，其互变异构式酮肟（oximinoketone）经水解，即得1,2二酮。
CH 3
CrO 3 / Ac2O
CH(OAc)2
H + / H 2O
CHO
(65%～66%)
NO 2
NO 2
NO 2
CH 3
CrO 3 / Ac2O
CH(OAc)2
H 2SO 4 / H 2O
CHO
(52%)
CH 3
CH(OAc)2
CHO
高价硒化物也可将芳环上甲基侧链氧化控制在醛的阶段，其氧化性能 较CrO3/Ac2O温和。
Ph
OH
M nO 2
Ph
O
(7 0 % )
C H 2O H
M nO 2
CHO
(61% )
该氧化反应条件温和、选择性好，被广泛用于甾体化合物、生物碱、维生 素A等天然产物的合成。如利尿药盐酸西氯他宁（Cietanine Hydrochloride） 的中间体α4,3-O-亚异丙基吡哆醛的制备和抗忧郁药盐酸齐美宁（zimeldine Dihydrochloride）的中间体3-吡啶基-4-溴苯基甲酮的制备：
O O O O O O
在制备与保存方面比Collins氧化剂更为优越的铬（Ⅵ）氧化剂是PCC （氯铬酸吡啶鎓盐）和PDC(（重铬酸吡啶鎓盐）。PCC是吡啶和CrO3在 盐酸溶液中形成的，反应大多数在CH2Cl2溶剂中进行。该氧化剂对醇分 子中的烯键无氧化作用，尤其适用于不饱和醇类化合物的选择性氧化。
O O
Pb(OAc)4 / BF3,Et2O /C 6H 6 25℃
CH 3 O
O
CH 2OAc
(86%)
AcO
AcO
在 叔 丁 醇 钾 的 叔 丁 醇 溶 液 中 ， 酮 和 氧 分 子 可 生 成 α- 氢 过 氧 化 物 (RCOCH2OOH)，生成物经还原形成α-羟基酮。还原的方法：将α-氢过氧化 物分离出来，再用Zn/AcOH还原。 如果在反应液中加入亚磷酸三乙酯，氧化反应生成的氢过氧化物无须分 离，可被亚磷酸三乙酯直接还原成α-羟基酮。
羰基α位的饱和碳原子上的C-H具有相当的活性，在四醋酸铅（LTA）或 醋酸汞的氧化下可在α位发生乙酰氧基化反应，其乙酰氧基再经水解生成α羟基酮。
O R C CH3
Pb(OAc)4
O R C CH2OCOCH3
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类似反应，故当初始原 料分子中同时含有这些活性基时，产物将是多种α-羟基酮的混合物，应用价 值不大。但是，在反应中加入三氟化硼时，氧化反应的区域选择性增大，主 要发生在含氢较多的α碳上。例如，3－乙酰氧基孕甾-11,20-二酮在BF3存在时， 可被氧化成3,21-二乙酰氧基孕甾-11,20-二酮，其收率可达86％。
C H 3(C H 2) 5C H 2O H
C rO 3 (Py) 2 / C H 2 C l 2 25℃