氧化反应

特点 1 稳定，市场上可以购买； 2 酸性不如PCC； 3 氧化性比PCC强 4 根据溶剂的不同，可以选择性将伯醇氧化为醛或羧酸； 5 氧化仲醇时反应速度慢，通常需要加入酸为催化剂（砒啶三氟 乙酸盐或3A MS
不同铬氧化剂的特点和应用
2．锰化合物的氧化
（1） KMnO4 高锰酸钾活性很高，氧化伯醇可得到酸，氧化含α-H的仲醇常 导致降解，但氧化不含α-H的仲醇可得到相应的酮(反应时加入酸 或镁盐中和生成的碱，也可高收率地获得酮)。
4.其他氧化剂
（1）Ag2CO3为氧化剂
AgNO3+Na2CO3
藻土
Ag2CO3均匀分布在载体上
特点： 碳酸银(硝酸银/碳酸钠)氧化条件温和，可氧化伯醇和仲醇 。 优先氧化烯丙位羟基，然后是仲醇，位阻大的醇不被氧化。 1,4-、1,5-和1,6-二元伯醇氧化时得内酯。
可待因的氧化
其反应机理据认为是自由基过程。
根据被氧化的原子： C-氧化 S-氧化
N-氧化
第一节 烃类的氧化
CH2
苄位C-H键的氧化
羰基α-位活性C-H键的氧化
烯丙位活性C-H键的氧化
一、苄位C-H键的氧化
1.氧化生成醛
常用的氧化剂有铬酐-醋酐、二氯铬酰、 硝酸铈铵
（1） 铬酐-醋酐（CrO3-Ac2O) 氧化苄位甲基形成醛基
（2）二氯铬酰（ Etard’s试剂） 制备：将CrO3溶解在水中，在00C下加入一定量的 浓HCl，并在100C左右滴加硫酸，分层、分离、蒸 馏。收集沸点1170C馏分即为Etard’s试剂。
在氧化仲醇为酮的同时可完成双键在5,4位之间的转位 ，在甾醇氧化中应用十分广泛。
H C HO CH H3CO N N
CH2 O Ph2CO C H3CO N N
H C
CH2
奎宁
Al(O-ipr)3
(3) N-卤代酰胺为氧化剂 （NBS—N溴代琥珀酰亚胺,NBA—N溴代乙酰胺,NCAN-氯代 乙酰胺
氧化反应的定义、分类与应用
广义有机氧化反应 被氧化的物质失去电子或发生部分电子转移的过程。 对于以共价键结合的有机化合物，可将氧化视为碳原 子周围的电子云密度降低的过程。 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。
实现氧化的过程大体上可以分为四种方法 1. 化学试剂氧化: 利用化学氧化剂进行的氧化 2. 电解氧化: 利用电解方法进行的氧化 3. 生物催化氧化: 利用微生物进行的氧化 4. 氧气（或空气）催化氧化: 利用催化剂进行的氧化
H C OH α-位无H N C O
H2 OHH2 R C C C R ' OH H α-位有H OHH 2 R C C C R' H
N
被MnO4氧化断裂，使产物复杂。避免方法：加Mg2+、Al3+
OH CH CH3 CH CH3 OH KMnO4 Mg(NO3)2 O C C O CH3 CH3 66%
R R' R R' O C N C O Br R R' 慢 C C R R' O + Br N O Br -HBr C OH
O R C R'
CH OH + Br
（位阻大的-OH（位阻小的H）易被氧化，与铬酸氧化结论相同）
CH3 OH NBS/ O
β
O
HO HO H OH H OH O
HO
β
OH OH
R C R' H OH
OH H H2CrO4 HO
OH +
O HO
O Cr OH
快
R CH R'
O
O O Cr HO
O Cr OH
O
O O Cr OH
慢
R C O + H O+ + 3 Cr OH HO ' R OH
H
H2O
υ
3
：
1
甾体环上位阻大的OH反而易被氧化。因为脱氢是控制反应速率的步骤
（2）Jones氧化法(CrO3-H2SO4-丙酮) （26.72gCrO3溶于23ml浓硫酸中，然后以水稀释至100毫升）
OH
Ag2 CO3 CH3 COCH3
OH
HO
O
OH
Ag2 CO3
O OH
OH
(2) Oppenauer氧化（奥芬脑尔） 在醇铝或醇钾催化下，在负氢受体(一般为丙酮或环己 酮)存在下，氧化仲醇为酮的方法。
反应机理 醇铝中介的负氢转移
常用于甾醇的氧化，其它基团不受影响。如Finasteride中间体 的合成。 (Oppenauer氧化和H2CrO4氧化均不适合伯醇的氧化)
OH
CH3CO3C(CH3)3
O
C6 H5COOC 常用 CH3COOC
O
CH3
3
CH3
3
第二节 醇的氧化
一 、伯、仲醇被氧化成醛、酮
R R' R
[O]
CH
OH
仲
C O ' R 酮
×
O
R-CH2-OH 伯
[O]
R
CH
R
O COH
1.用铬化合物氧化 （1 ）铬酸(H2CrO4)为氧化剂
R CH R'
该氧化剂的区域选择性还表现在当烯丙位羟基和其他羟基共存时， MnO2只氧化烯丙位羟基。
OH HO
MnO2 / CH2Cl2 r. t. (62%)
OH HO
HO
O
3.二甲基亚砜(DMSO )做氧化剂 将DMSO分子中的氧负离子衍生为更好的离去基团后，再与待氧化的醇 发生亲核取代反应得到烷氧锍盐。该锍盐经消除反应可得醛(酮)。 衍生的方法主要是使之与酸酐或酰氯等反应，如Ac2O、(CF3CO)2O、 SOCl2、(COCl)2和DCC等，其中以三氟乙酸酐和草酰氯为优。此法反 应条件温和，收率较好，应用广泛。
特点：1 强氧化剂，钾盐比钠盐稳定性好。 2 经济易得，反应条件温和，易操作。 3 能适应不同pH范围，氧化能力因pH不同而异 4 易溶于水，难溶于有机物，在极性小的有机物 中反应受影响，加入相转移催化剂产率大大提高
CH3
KMnO4
COOH 不管侧链多长均被氧化成-COOH COOH
CH2CH2CH3
烯丙位、苄位-OH（不改变双键位臵） 适合于所有对酸敏感的官能团的醇类氧化
C H C CH2OH H
CrO3/Py
C H
C H
CHO
HO
CH2OH CrO3/Py
HO
CHO
(4) 砒啶氯铬酸盐
（Pyridinium Chlorochromate，PCC)
(5) 砒啶重铬酸盐 （Pyridinium Dichromate, PDC)
CH3 CAN ＞50℃ H3C CH3 H3C
COOH
CH3
（反应在酸性介质中进行，不论有几个甲基，最终只氧化一个）
2.氧化成酸或酮
常用的氧化剂有Na2Cr2O7、 KMnO4、CrO3和稀硝酸等 Na2Cr2O7则是在酸性介质中使用。 KMnO4一般在碱性或中性介质中使用
直接氧化苄位亚甲基为酮的适宜的氧化剂是CAN(+硝酸)和Cr(VI) 盐催化的过氧化物。
Jones试剂 HO O
H3C
H C C OH O
Jones试剂 CH3
H3C
C C
CH3
O O（不氧化苄甲基）
特点：1 酸性 2 选择性氧化仲醇，不影响其他敏感基团（醚键、氨 基、不饱和键、酮基、烯丙位碳氢键）
（3）铬酐—吡啶络合物
Collins试剂：CrO3:Py=1:2 铬酐加到砒啶中 弱碱性
O C CH3
SeO2 / O O
PhC-CPh
H3CC
O C CHO
(69%~72%)
CHO
O
SeO2
O O
O O
三、烯丙位的氧化反应
选择合适的氧化剂，烯丙位烷基可被氧化为醇、酯、醛或酮 ，而双键则得以保留，但由于反应多以自由基或碳正离子机理 进行，所以经常发生双键重排。 氧化烯丙位烷基常用的氧化剂有SeO2、CrO3-Py络合物(Collins 试剂)和过氧酸酯等。
（1）DMSO-DCC法(Pfitznor-Moffat法)
溶DCC于DMSO中，加入待氧化的醇和给质子体，常温下即可反应。 双键、酯、酰胺、叠氮和糖苷键等不受影响。适用于空间障碍小 的伯仲醇的氧化。
HO
COCH3 DMSO
DCC O H3C α β
COCH3
O
α:99% β:6.5%
立体位阻大的醇不易氧化
（2）活性二氧化锰(MnO2）
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。
MnO2
Ph
OH
Ph
O
(70%)
CH2OH
MnO2
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。
尽管甲基、亚甲基和次甲基都可被氧化，但BF3的存在可 以提高氧化甲基的选择性。
其反应机理如下：
2.生成1,2--二羰基化合物
羰基α位活性烷基可被SeO2(或H2SeO3)氧化为α-二酮(Riley氧化）。
举例：
OO SeO2/HOAc PhCH2COPh
SeO2/HOAc CH3CH2CHO
第六章 氧化反应
Chapter 6 Oxidation Reaction
学习内容
烃类、醇类、醛、酮的氧化反应
含烯键化合物的氧化反应
芳烃、胺的氧化反应
脱氢反应及其他氧化反应
学习要求
• 掌握烃基、醇与烯键氧化常用的氧化剂与特点。 • 熟悉各类氧化剂的应用范围，以及它们对不同 功能基氧化时的异同点。 • 了解芳烃的氧化、脱氢氧化与其它氧化反应。
(1) 铬酸：
C8H17
CrO 3/HOAc/H2SO 4
COOH
举例：
O CrO3/HOAc 40℃ O
CrO3 /HOAc(75%) H3CO 40℃、2hr H3CO O
(2)KMnO4为氧化剂
H+ OHMnO4-+8H++5e MnO4-+2H2O+3e Mn2++4H2O MnO2↓+4OH-(KOH)
举例：
CH3 Etard CHO
CH3
CH3
CH3 R +2CrO2Cl2
CHO
CS2
R
R=H 90%
2-CH3 65%
2-NO2 50%
3-CH3 70% (立体效应使邻位收率低)
（3）硝酸铈铵（Ce(NH4)2(NO3)6）， CAN）
影响因素 1 温度 2 电子效应
CHO H3C CH3 CAN ＜50℃ CH3 H3C CH3
（2）DMSO-Ac2O法(Albright-Goldman法) 用Ac2O代替DCC，可避免使用DCC时难于后处理的缺点，也不需要 加给质子体，缺点是对于位阻小的羟基，可发生乙酰化及生成甲硫甲 醚(Pummerer反应)的副反应。 (能氧化选择性差、位阻大的醇)
副反应：甲硫甲醚的生成(Pummerer反应)。
(c) 当上述两规则有矛盾时，一般遵循规则a
CH2OH H3C C H
H3C H3C
C H
H2 C
CH3
SeO2 HOAc
H2 C
CH3
(d) 环内双键，在(b)前提下优先氧化环上的烯丙位
2.铬酐-吡啶（分子内盐） (Collins试剂（CrO3.2Py /CH2Cl2)
CrO3 Py
O
3.有机过酸酯 （引入酰氧基后水解）
O O CH3 N CH2OH
MnO2 , 苯 30℃ , 2h
O O CH3 N CHO
(66%)
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
Br
MnO2 / CH2Cl2
Br N O
(75%)
N 回流 , 10h OH
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
(3) 硝酸为氧化剂（稀硝酸）
NO3-+4H +3e
CH3 CH3 CH3
NO↑+2H2O
COOH
40%HNO3
只 氧 化 一 个 -CH3
二、羰基α-位活性C-H键的氧化
氧化羰基α位活性烷基可得α-羟基酮或α-二酮。
1.形成α-羟基酮
Pb(OAc)4 (LTA) Hg(OAc)2
LTA或Hg(OAc)2可氧化羰基α活性烷基，生成其乙酸酯，水 解得到α-羟基酮。
1. SeO2/H2O/HOAc
SeO2可将烯丙位烷基氧化为醇，反应机理与其氧化羰基α位烷基的机 理类似
有以下几种情况 (a)当有多个烯丙位时，优先氧化取代基多的一侧的烯丙位
H3C H3C SeO2 HOAc H3C C HOH2C C H CH3
C
C H
CH3
SeO2 EtOH
OHC CHO
(b) 在满足（a）原则下，氧化顺序是CH2＞CH3 ＞ CHR2
H 2O，0℃
二、醇被氧化成羧酸
伯醇深度氧化可得羧酸。铬酸较为常用，也可在碱性条 件下使用高锰酸钾。
[O] R-CHO [O] RCOOH RCH2OH
R CHOH [O] O R C R
R
仲醇氧化时得到的酮可转化为烯醇式，可在剧烈氧 化时得降解的羧酸。 铬酸还能把苄醇酯直接氧化为羧酸