第九章 氧化反应

（5）有机五价碘氧化剂 ◆ 1-羟基碘酰苯（简称IBX）及其衍生物—高价碘化物作为一
种性能温和、选择性高及环境友好的醇氧化剂在有机合成中得 到了广泛的应用。
◆其显著特点是对底物的化学选择性极高，即一般仅氧化醇羟 基为羰基，而不会氧化其它易被氧化的官能团如氨基、巯基等， 所以它在合成一些药物和天然产物方面具有独特的优势。
86
85 82 92 85 90
*TNCB用硝酸铈铵和溴酸钠作用得到。
◆ Fe(NO3)3-FeBr3氧化体系：催化空气氧化仲醇、苄醇得到相应 的羰基化合物（乙腈，25℃；不氧化伯醇）。
OH OOH ຫໍສະໝຸດ HO OH 74%78%
CH2OH
CHO
OH
O
80%
OH O
80%
NH2 85%
NH2
NBS aq, 二噁烷
H3C OH H3C
Ag2CO3 C6H6
H3C O H3C
H3C
CH 3 OH
H3C
CH 3 OH
H3C H3C
OH H3C
H3C
Ag2CO3 CH3COCH3
OH
HO
O
反应活性：苄醇（烯丙醇）＞仲醇＞伯醇；高位阻羟基难氧化。
◆碳酸银可以将二元醇（1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二 醇）中的一个羟基氧化成羧酸，进而转变为相应的内酯，这是 其他方法不易得到的。
9. 1. 2 酚羟基的氧化反应
◆ 酚环对单电子氧化剂非常敏感，去掉一个质子后给出离域 的芳基氧自由基。
OH
H+
O
O
O
O
◆ 例如，2-萘酚在碱性条件下用K3Fe(CN)6氧化得到联二萘酚。
OH
3Fe(CN)6 /NaOH
O H H
O O
OH OH
9.2 碳-碳双键的氧化反应
烯烃双键被氧化产生多羟基化合物或环氧化物。
O
m-ClC6H4CO3H
+ O
端烯烃位阻小
91%
3%
H3C
低温
CH3
m-ClC6H4CO3H 二氧六环，0℃
H3C H
CH3
H O CH3
CH3 CH3
多烷基取代
m-ClC6H4CO3H CHCl3
O CH3 80%
◆ 烯烃双键与不饱和羰基共轭时，环氧化速率降低。此时需要 更强的过氧酸如过氧三氟乙酸、间氯过氧苯甲酸进行环氧化。
（1）硅胶固载的Cr(Ⅵ)氧化剂 H2CrO4/SiO2体系:在适当溶剂中于室温下能对伯醇、仲醇 和苄醇进行有效氧化，得到相应的醛或酮。
CrO3/NHMe3Cl/SiO2体系:在环己烷中能对各种醇、尤其是 苄醇和烯丙醇的氧化非常有效，得到相应的醛或酮。
（2) 硅胶固载的硝酸盐 M(NO3)n
硝酸盐如硝酸铜、硝酸锌固载到硅胶上，能有效氧化 仲醇或苄醇。
HO
O
机理：烷氧基铝使醇成为醇铝，醇铝再与过量丙酮作用，通过 形成环状过渡态被氧化。
◆ 四醋酸铅Pb(OAc)4氧化法:用四醋酸铅在吡啶溶液中能将伯 醇、仲醇和烯丙醇氧化为相应的羰基化合物。
CH3(CH2)3CH2OH
Pb(OCOCH3)4 吡啶
CH3(CH2)3CHO 70% CH3COCH2CH2COCH3 89% C6H5CH=CHCHO 91%
OH R1 R2
M(NO 3)n/SiO2
O R1 R2
R1=C6H5，环戊基，C6H4NO2-o；R2=H, 环戊基；
氧化剂为：In(NO3)2, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3。
产率可达73%-100%。
（3) Al2O3固载的Cr(Ⅵ)和亚卤酸钠（NaXO2）氧化剂 ◆CrO3 固载到Al2O3上组成的氧化体系既能氧化简单醇，又能 氧化多官能团醇，立体选择性好。
CH3CHOHCH2CH2CHOHCH3 C6H5CH=CHCH2OH
◆ 铂-氧体系对伯醇和仲醇的选择催化氧化:室温，双键保留。 广泛用于选择性氧化糖类中特殊羟基（伯羟基）。
CH 3(CH2)10 CH 2OH
O2,Pt C7H16,0.5h
CH 3(CH2)10 CHO 77%
2h
CH2OH OH
(6) 其他氧化法 ◆ Oppenauer 氧化法:用异丙醇铝在丙酮溶剂中温和氧化仲醇 成酮的一种方法。
CH3 CH3CHOHCH=CHCH=CCH=CH2
CH3
Al(OC4H9-n)3 CH3COCH3
Al(OC4H9-n)3 沸苯，丙酮
CH3 CH3COCH=CHCH=CCH=CH2 80%
CH3
CH3 HC C CH C CH2OH
OH HO
MnO2,CHCl3 室温
MnO2 CH3COCH3
CH3 HC C CH C
OH HO
CHO
HO
O
H O MeO OH OH
82%
MnO2 丙酮
H O OH O H
MeO
（3) 碳酸银氧化法
沉淀在硅藻土上的碳酸银是一种能将伯醇和仲醇以很高 的产率氧化成醛和酮的极好试剂，反应在温和的近中性条件 下进行，一般其他官能团不起反应。
O O H CH2OH CH2OH
Ag2CO3-硅 藻 土 C6H6
O O
H
O O
CH 2
Ag2CO3-硅 藻 土
CH 2
C6H6
H
H
OH OH
O
O
◆其他二醇根据结构不同则生成羟基醛或羟基酮。
HO
OH OH
OH
Ag2CO3-Celite
HO
O OH 80% OH
O
Ag2CO 3- 硅 藻 土 C6H6
R CO2Et 69%~98%
O
O
RO O NH2 O AcO
CH2OH O O NHAC OAc OAc
Ph
IBX, DMSO, r.t.
O
RO O NH2 O AcO
CH O O
Ph
NHAC OAc OAc
BF4NO R HO Re PPh3 R
IBX, DMSO, 20 oC, 3-4h
BF4NO R O 65%~76% Re PPh3 R
HO
O 92%
HO O O
O O O
O
O
HO
CH3CHO,H+
H O
CH 3 O CH 3
① CrO3, 吡啶，CH2Cl2 ② H3O+
HO
CH3
HO HO
HO
O
HO
（2) 二氧化锰氧化法
◆在室温、中性溶剂（水、苯、石油醚、氯仿）中，二氧化锰能将伯醇
和仲醇氧化成羰基化合物，特别适合于烯丙醇和苄醇羟基的氧化。 ◆不同制备方法得到的二氧化锰，反应活性不同。最好用硫酸锰与KMnO4 在碱性溶液中反应来制备。 ◆烯键和炔键不与该试剂发生反应。
90%
反式 60
OH
OH O + O
HO
m-CPBA CH2Cl2,0℃
3-羟基环己烯
98%
顺式 92
:
8
（2） 高锰酸钾氧化法 ◆KMnO4能使烯烃在碱性体系中氧化得到顺式双羟基化合物。
COOH
顺式双羟基化
HO H H
COOH COOH
COOH H H OH OH COOH
COOH
HO
HOOC
顺式双羟基化
HO OH OH
HO OH O 95%
②. 固载氧化剂氧化法
固载氧化是一类重要合成技术，具有如下特征：
◆易于分离，操作简化，快速有效；
◆充分利用热力学和动力学因素（高温、过量廉价试剂等）来 促进反应完全； ◆改善试剂反应活性和选择性； ◆减少或消除环境污染； ◆试剂再生如树脂再生。 因此，试剂的固载化技术越来越引起人们注意，成为现代 有机合成化学的一个热点。
OH OH OH O Ag2CO3, 硅藻土 HO
O O 80%
（4）亚硝酸钠-醋酸酐氧化法
2000年，Babasaheb P B等发现NaNO2-Ac2O新氧化体系 在无溶剂和温和条件下能够对各种伯醇、苄醇、烯丙醇进行快 速和选择性氧化，得到相应的醛类化合物，产率60~97%。
RCH 2OH
NaNO 2-AC 2O 25 ℃,<1min
自由基的反应。
◆ 按氧化对象不同，包括： 醇羟基和酚羟基的氧化反应； 烯烃双键的氧化反应； 酮的氧化反应； 芳烃侧链及烯丙位的氧化反应.
9.1 醇羟基和酚羟基的氧化反应
9. 1. 1 醇羟基的氧化反应
醇羟基氧化方法很多，本节只介绍一些具有选择性的实用 氧化方法。
①.氧化剂直接氧化法
（1）三氧化铬—吡啶络合物氧化法 将三氧化铬加入吡啶中可以得到该络合物，性质温和、 易吸湿。制备时不能将吡啶加到三氧化铬上，易着火。
9. 2. 1 氧化剂直接氧化反应
（1）过氧酸氧化反应 常用过氧酸：过氧苯甲酸、过氧甲酸、过氧乙酸等。 ◆过氧酸与烯烃双键反应时一般先形成环氧化物，需要选择 反应条件控制环氧化物直接转化为邻二醇的酰基衍生物。
◆一般认为是由过氧酸对双键的亲电进攻引起的，因此双键连 有供电子基团或过氧酸连有吸电子基团，环氧化速率加快。
CH 3(CH2)10 COOH 96%
COOH OH
O2,Pt
CH3 CH3CH=CCH2OH
O2,Pt C7H16
CH3 CH3CH=CCHO
HO H OH
H OH H CH2
O
HO H OH
H OH H CH2
O
◆ TNCB新氧化体系【(NO3)3CeBrO3】：在乙腈中回流反应， 使苄醇、偶姻被氧化成相应的羰基化合物。
第九章 氧化反应
氧化反应
9.1 醇羟基 和酚羟基的氧化
9.2 碳-碳双键 的氧化
9.3 酮的氧化
9.4 芳烃侧链 和烯丙位的氧化
醇羟基的氧化
氧化剂直接氧化
硒化合物
六价铬氧化
酚羟基的氧化
钯催化氧化
Baeyer-Villiger氧化
高锰酸钾固载氧化
第九章 氧化反应
◆ 氧化反应是自然界普遍存在的一类重要反应。在有机合成 中一般认为氧化包括以下几个方面： （1）氧对底物的加成，如乙烯转化为环氧乙烷的反应； （2）脱氢，如乙醇氧化为乙醛的反应； （3）从分子中除去一个电子，如酚氧负离子转化为酚氧
HO IBX = I O O O
应用实例如下:
OH R R'
IBX DMSO, r.t.
O R R' 78%~98%
HO R
R
O R'
IBX DMSO, r. t.
R' OH
R O
R
O 或 R
R
R' OH
75%~100%
RCH2OH + Ph3P CHCO2Et
IBX, DMSO, r.t., 1-48h
HOOC H COOH HO
反-9.10-环氧硬脂酸
◆具有刚性构象的环状烯烃，试剂通常从位阻小的一侧进攻。
C6H5CO3H CHCl3
O H H
+
H H O
降冰片烯
94%
6%
◆柔性较高的分子氧化时立体化学结果预测视情况而定。
OCOCH3 H3COCO
m-CPBA CH2Cl2,0℃
OCOCH3 + : 顺式 40 O
O
3-乙酰氧基环己烯
◆用过氧酸进行环氧化反应是顺式加成，有很高的立体选择性。
CH3(CH2)7 H (CH2)7COOH H H3C(CH2)7 H O (CH2)7COOH H
C6H5CO3H
顺-9.10-环氧硬脂酸
CH 3(CH2)7 H H (CH2)7COOH
C6H5CO3H
H3C(CH 2)7 H O
H (CH2)7COOH
H CH 2OH(H) (HOH2C)H
CrO3/Al2O3 Ar,25℃,24h
H CHO(H) (OHC)H
86%
在无溶剂、微波辐射条件下，氧化时间大幅缩短。
OH Ph Ph O
CrO3-Al2O3(湿) MWI,35s
Ph 87%
Ph
◆ NaXO2/ Al2O3体系可有效氧化脂肪仲醇、苄醇：
OH
1 R
NaBrO2/Al2O3
O R
1
R2
CH2Cl2
R2
（4） 粘土固载氧化剂
R OH R'
Montmorillonitel Bi(NO3)3, 2-7min
R O R'
粘土固载的酸性工业 催化剂成本低、反应 快、产率高、可重复 使用。 蒙脱土固载的硝酸铋 是一种性能优良的氧 化剂，室温下可将除 伯醇外的醇氧化成相 应的羰基化合物。
O 2 N + CrO3 ( + N ) 2 _ O
Cr O _
◆铬酸主要用于简单仲醇氧化成酮的反应，要求醇分子中不含 对酸敏感的基团；三氧化铬—吡啶络合物可选择氧化伯醇和 仲醇为羰基化合物，结构中的烯键、硫醚键不受影响。
◆多羟基化合物可通过形成缩醛先保护其他羟基，选择性氧化 O 未保护的一个羟基。 O
RCHO
新氧化体系的特点：
①反应快—在所有情况下完成反应不超 过1min； ②没有过氧化物羧酸生成； ③伯脂肪醇、二醇，烯丙醇和苄醇均被选择性氧化生成相应的醛类化合物； ④α，β-不饱和醇的氧化没有双键异构现象； ⑤分子中存在伯醇羟基和仲醇羟基（包括仲苄基醇）时，伯醇羟基发生选择 性氧化；
⑥在杂环醇分子中，发生选择性氧化，杂原子如N,S不受影响。
原料 苄醇 2-氯苄醇 4-氯苄醇 反应时间（h） 2.5 5.5 5 苯甲醛 2-氯苯甲醛 4-氯苯甲醛 产物 产率（%） 92 90 85
4-溴苄醇
4-甲基苄醇 1-苄基乙醇 苯偶姻 4，4ˊ-二甲氧基苯偶姻 糠偶姻
7.5
6.5 2.5 0.25 0.25 0.75
4-溴苯甲醛
4-甲基苯甲醛 苯乙酮 苯偶酰 4，4ˊ-二甲氧基苯偶酰 糠偶酰