芳烃侧链的选择性氧化反应研究
有机合成的一些基本反应
有机合成中的一些基础反应有机合成，是指从较简单的化合物或单质经化学反应合成较复杂的化合物的过程。
有时也包括从复杂原料降解为较简单化合物的过程。
由于有机化合物的各种特点，尤其是碳与碳之间以作用力较大的共价键相连，也使得有机合成非常困难。
合成路线的多样性让我们有了各种不同的选择，有机合成常常用于工业生产当中，所以我们一般会选择用料最少，条件最温和，成本最低的合成路线。
但对于有机化学的学习，我们必须了解其他的合成路线。
下面我们就来介绍几个有机合成里的基础反应。
一、取代反应。
取代反应包括卤代，硝化，磺化，酯化，皂化和水解等。
亲核取代反应的机理分别是SN1和SN2。
1、SN1机理（即单分子亲核取代）：在SN1机理中，亲核取代反应分两步进行。
第一步是底物上的离去基团L的离去，第二步是L离去后生成的正碳离子与亲核试剂结合。
第一步反应速率较慢，是反应速率的决定步骤。
使正碳离子稳定的因素均有利于SN1取代的进行。
2、SN2机理（即双分子亲核取代）：亲核试剂从离去基团的背面进攻离去基团，旧键的断裂与新键的生成协同进行。
若反应按照SN2机理进行时，其立体化学特征是进行反应的中心碳原子的构型反转。
影响SN2反应活性的因素有，空间位阻，较好的离去基团，亲核试剂的亲核能力，溶剂的极性。
SN1和SN2的区别在于，在SN2反应中，没有碳正离子中间体产生，所以不发生重排。
二、加成反应和消除反应加成反应分成亲电加成反应，亲核加成反应。
1、亲电加成反应：亲电加成反应是不饱和键的加成反应，是π电子与实际作用的结果。
π键较弱，π电子受核的束缚较小，结合较松散，因此可作为电子的来源，给别的反应提供电子。
反应时，把它作为反应底物，与它反应的试剂应试缺电子的化合物，俗称亲电试剂。
这些物质中的质子，极化的带正电的卤素，又叫马氏加成，由马氏规则而得名“烯烃与氢卤酸的加成，氢加在氢多的碳上”。
2、亲核加成反应：亲核加成反应是由亲核试剂与底物发生的加成反应。
第五节 芳烃的氧化反应2010-11
O R CH
OH Se
S eO 2
R
H C CH R C O
H 2O
S eO 2
硒酸脂
O R C C R O
α,βunsaturated ketone
H
α，β-不饱和酮
O OH Se
α-elimination
R
C C R O
α-diketone
α-二酮
2. 醌 类 作 氢 接 受 体
H 3C O
ONa C
K 2 S 2 O 8 /N aO H
CHCOONa
O CH3CH3 H 3C O ONa C CHCOONa
OCH3 CH3 H 3C O O O
H
HO O CH3CH3
K O 3S O
OCH3 CH3
一般发生在酚羟基的对位，对位有取代基时，则在邻位氧化
N，N-二甲基苯胺，羟基主要引入二甲氨基的邻位
O Cl Cl O Cl Cl Cl O CN
Cl
CN O
(氯 醌 )
(D D Q )
slo w
HO
fast
O
d io x a n e o r b e n ze n e II sta b le 氯醌
d io x a n e o r b en z en e H O
I u n sta b le DDQ
4 ,6 -d ien e -3 -k e to n e
NO
二、仲胺的氧化
氧化剂: 过氧化氢, 过氧酸, 二氧化锰
NH N OH R H 2C N R 1 OH O N O (n itro n e )
硝酮
R C H 2N H R 1 RHC N R1 (a m in e o x id e)
氧化反应
CH2CH2COOH CH2CH2COOH
(~100%)
3、含卤氧化剂 1）卤素：Cl、Br用的较多。 2）次卤酸盐：氧化性较强，在碱性条件下，与甲基 酮反应，先发生α 卤代反应，继而断链生成卤仿 和羧酸。 CH3-CH(R)O+3NaOX CX3C(R)HO+3NaOH
CX3-C(R)HO+NaOH
4）N-卤代酰胺类：NBS最常用，可将伯、仲醇氧化成醛、
酮（在含水丙酮中）
5）DMSO：
醇的氧化需加入强亲电试剂和质子供给体。 A）DMSO-DCC：可将伯、仲醇氧化成醛、酮 B）DMSO-Ac2O：收率较低 活性卤化物的氧化，它能氧化卤代酯、卤代苯乙酮等成相 应的羰基化合物。
三、生物氧化
1、概念：酶是生物体内产生的一类蛋白质，具有特殊的
3）四醋酸铅：是一种选择性很强的氧化剂，可用于邻二 醇的氧化，一元醇和多元醇的选择性氧化等。 ① 邻二醇被氧化，生成相应的醛或酮。
R CH C OH OH R1 R2
Pb(OAc)4
R1 RCHO R2 C O
Pb(OAc)2
② ③
非相邻多元醇和一元醇的氧化：生成醛、酮等，对分 子中的双键没有影响。 邻二羧酸的氧化脱羧，生成烯烃。
催化功能；生物体内进行的许多化学反应如氧化、还原、水 解等，都是在酶的催化下进行的。因此酶被称为生物催化剂。 实际生产用的酶都是从微生物发酵得到的，利用微生物对有 机化合物进行氧化的反应称为生物氧化。
2、优点： 1）高度专一性
2）高催化性 3）反应条件温和 4）公害少
3、应用： 1）葡萄糖酸钙的合成：黑霉菌 2）Vc的合成：黑醋菌 3) 甾体（氢化可的松）的合成：梨头霉菌
气相催化剂：钒、钼、钯等。如：烯烃环氧化制环氧乙烷。
第六章-氧化反应(2)
OO
N O
C C OCH3
ClH2C C N S
H
(67%)
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。
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。
RO
OH
Se
R'
O
R
O OH Se
[2,3]-迁移
RO OH
O R' H
Se R' O
H
RO
Se
OH
R' O
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。
H3C CH3 n-BuONO/CH3ONa
(91%) O
H3C CH3 NOH
O
CH2O/HCl/AcOH ( ~100%)
H3C
CH3 O
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。
ArCH(OCrCl2OH)2 Etar d复 合体
H2O
ArCH2
Байду номын сангаас
H OC rO Cl2
氧化反应
8 氧化反应通过化学氧化与脱氢，可以合成诸如醇、醛、酮、醌、羧酸等含氧化合物以及不饱和结构(如芳烃)，是实现官能团转化的重要方法，在药物合成反应中占有重要地位。
其反应对象涵盖了从烷烃、烯烃到醇、醛等多种化合物，而氧化剂更是林林总总。
本章内容，以氧化对象为线索，讨论药物合成中氧化反应。
8.1烷烃的氧化8.1.1芳甲烷的氧化芳甲烷氧化可称为侧链氧化，在通常的氧化条件下，芳环一般是稳定的。
氧化芳甲烷可以获得苄醇、芳甲醛和酯等化合物，是将芳烃上的相对惰性的烷基转化为活性官能团的有效方法。
(1)氧化为醇和酯芳甲烷氧化时易发生深度氧化，但使用硝酸酸铈铵((NH4)2Ce(NO3)6,CAN)或四乙酸铅(Pb(OAc)4,LTA)及四三氟乙酸铅(Pb(OCOCF3)4)一般可获得满意结果。
在含水乙酸中，可生成醇，而醇将部分地被进一步氧化为醛。
LTA的氧化能力弱于CAN，且不够稳定。
其反应可能为自由基机理。
对位供电子基取代的甲苯的反应活性更高，这与自由基的稳定性顺序一致。
如果是单取代的芳甲烷(苄位仅有一个氢原子)，可使用更强的氧化剂，如10-甲基蒽酮可被30%H2O2在碱性条件下迅速氧化，其反应机理可能为：(2)氧化为醛直接氧化芳甲烷为醛的适宜的氧化剂是CAN(+含水乙酸)、CrO3-Ac2O和CrO2Cl2(Etard反应)。
CAN作氧化剂的机理可能为：水与CAN得到羟基自由基，再与苄基自由基结合得到苄醇；然后再氧化下一个氢，得到双羟基苄基化合物(水合醛)，最后脱水得到醛。
Etard反应的自由基机理与此类似(形成双铬酸酯然后水解得醛，略)，其离子历程为：(2)氧化为酮和酸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。
CAN(+硝酸)氧化的反应机理可能与氧化苄甲基为醛的机理类似，也就是氧化得到水合酮，再脱水。
Cr(Ⅵ)盐催化的过氧化物氧化的反应机理可以是自由基机理，如CrO3催化下，BuOOH氧化烷基苯为酮的反应过程。
第五节 芳烃的氧化反应2010-11
O R CH
OH Se
S eO 2
R
H C CH R C O
H 2O
S eO 2
硒酸脂
O R C C R O
α,βunsaturated ketone
H
α，β-不饱和酮
O OH Se
α-elimination
R
C C R O
α-diketone
α-二酮
2. 醌 类 作 氢 接 受 体
O
(7 6 .2 % )
氧化反应发生在C上：
NHCH3
羟胺
H N O C H (8 0 % )
氮氧化物
M nO 2
甲酰苯胺 仲胺氧化成醛：芳磺酸过氧化物
( F3C 2) H S O 2 O ) 2 ,K O H
(C 6 H 1 3 ) 2 N H
C 5H 11C H O
三、叔胺的氧化（I）
1. 氧 化 剂 : 二 氧 化 锰 , 过 氧 化 氢 , 过 氧 化 醇 , 过 氧 酸
N
M n O 2 /C H 2 C l 2 20 C , 18h
o
P h H 2C
N CHO
N
C H 2P h
(8 0 % )
CHO
三、叔胺的氧化（II）
O
C 1 2 H 2 5 N (C H 3 ) 2
V O (a ca c) 2 , t-B u O O H 6 5 ~ 7 0 o C , 5 m in , re flu x , 2 5 m in 5 0 % H 2 O 2 /P h C N /M eO H /N a O H p H = 9 , 2 5 ~ 3 0 o C , 3 h (7 9 % )
中国药科大学药物合成反应第八章 氧化反应(20160808)(1)
第八章 氧化反应朱启华zhuqihua@159********Chapter 8 Oxidation Reaction氧化反应的概述定义：有机分子中增加氧、失去氢，或者同时增加氧失去氢的反应增氧脱氢 增氧脱氢分类:操作方式1、化学氧化2、电解氧化3、生化氧化4、催化氧化氧化剂种类（Oxidation Agent ）oxidizing agentorganic ：t-BuOOH ， DMSO ----化学氧化inorganic ： SeO 2，KMnO 4，CrO 3 ----化学氧化 Bio-oxidant ：微生物----生物氧化本章侧重化学氧化及催化氧化反应生化氧化Rhizopus nigricans (黑根霉菌)Cunnighamilla blackesloaus 布什小克银汉菌分类:操作方式1、化学氧化2、电解氧化3、生化氧化4、催化氧化氧化剂种类（Oxidation Agent ）oxidizing agentorganic ：t-BuOOH ， DMSO ----化学氧化inorganic ： SeO 2，KMnO 4，CrO 3 ----化学氧化 Bio-oxidant ：微生物----生物氧化本章侧重化学氧化及催化氧化反应本章主要内容1.醇的氧化2.羰基化合物的氧化3.烃类的氧化（1）饱和烃 (苄基，羰基α-活性烃 基，烯丙基）（2）不饱和烃 （烯键，芳烃） 4.胺的氧化5.含硫化合物的氧化一、醇的氧化1、伯、仲醇氧化成醛或酮金属氧化剂非金属氧化剂含金属铬，锰，银，铝等的氧化剂DMSO-亲电试剂，高价碘，次氯酸钠，氧气等1.1、铬(VI)氧化剂常用铬氧化剂：1、三氧化铬和重铬酸盐2、Jones 试剂（CrO 3/H 2SO 4/丙酮）3、Collins 试剂（CrO 3:吡啶=1:2）4、PCC(氯铬酸吡啶鎓盐）5、PDC(重铬酸吡啶盐)（1）三氧化铬和重铬酸盐 重铬酸钾（K 2CrO 4）、重铬酸纳（Na 2CrO 4 ） 酸性条件：硫酸水溶液，乙酸等三氧化铬（CrO 3）不适用于：对酸敏感的体现（醚，缩酮，缩醛等）易氧化的基团（烯基、硫醚基、酚羟基、 胺基等）易被过度氧化的醇，如伯醇（2）Jones 试剂（CrO 3/H 2SO 4/丙酮）反应操作：26.72gCrO 3溶于23mL 浓硫酸中，加水稀释到 100mL,在0~20℃滴加到溶有醇的丙酮溶液中进行 氧化。
氧化反应ppt课件
COOH
C
H C
K Mn 4,二 O环 已 基 -18-冠 -6
2
H
苯 ， 250C
97%
O
OO
OO
O
K M4n /P h O H 200C
O
OO
K
OO
O
M O 4n -
R R 'C = C H 2H K + M H n O 2 O 4 R R 'C = O + C O 2
R R 'C = C H R K M n O 4R R 'C = O + O = C H R
O
m-ClC6H4CO3H CHCl3
C 2 P H h 5CC C C 3 3H H C 6 H 0 5 0 C C ,3 3 H 0 m O E i t n 2 O / C 2 P H h 5C O C C C 3 3H H
C 6 H 5 C H C H 2C 6 H 0 5 0 C C O ,3 H 2 4 / C h H C l 3 C 6 H 5 C HC H 2 O
O
RC + H O 2 O 2OH R O C O H + H 2 O
C 6 H 5 CO 2 O 2 O H c o r O H 3 S C A 3 H O H C 6 + H 5 C 3 H O H 2 O +
C 3 C HOO 2 O 乙 H H 酸 2 S 乙 4 酯 O C +3 C H 3 H H O2 O +
C 3 (2 C ) H 7 C H = H (C 2 C ) 7 C H H H K 室 M O 温 ， 4 1 / 2 h 2 O H C O n 3 (O 2 C ) H 7 C O H - O H ( C H 2 C ) 7 C H O H O H H
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芳烃侧链的选择性氧化反应研究
近几十年来，芳烃侧链的选择性氧化反应研究取得了很大的进展，其中包括过渡金属催化，有机催化和无机催化等多种反应方法。
芳烃侧链的选择性氧化反应可以用来获得多种结构类型的新的有机物，这些有机物可以用来制备高性能的新材料，例如导电聚合物、纳米线和有机超分子等，这些有机物也可以用于生物医学研究中的肿瘤治疗和药物研发。
芳烃侧链的选择性氧化反应可以分为三大类：过渡金属催化氧化，有机催化氧化和无机催化氧化。
过渡金属催化氧化是芳烃侧链选择性氧化反应的一大重要类别，它主要包括偶联氧化（C-H）和多重共价
键氧化（C-C）。
在这种反应中，过渡金属催化剂（如铜、铱、铂、钯、金和钌等）可以在芳烃侧链上进行选择性氧化。
这种反应可以实现选择性修饰多种结构，可以应用于生物医学研究和药物研发中的药效物的合成。
有机催化氧化是芳烃侧链选择性氧化反应的另一大类，这些有机催化剂具有良好的选择性和稳定性，可以选择性氧化芳烃侧链上的特定键。
例如，双芳基酮和多芳基硅烷可以被多种有机催化剂所氧化，其中一些有机催化剂可以实现高选择性的氧化反应，比如亚磷酸酯催化剂、乙醛催化剂、环磷酰胺催化剂和乙酰氧基催化剂等。
这些有机催化剂的氧化作用可以实现高选择性的芳烃侧链氧化反应，可以实现特定位置的选择性修饰。
无机催化氧化是芳烃侧链选择性氧化反应的第三大类，这类催化
剂具有良好的耐腐蚀性和高活性，可以实现高效的氧化反应。
无机催化剂可以分为多种，例如硫酸盐催化剂、硝酸盐催化剂、亚硝酸盐催化剂和次氯酸盐催化剂等。
在这些催化剂的氧化作用下，可以实现高选择性的芳烃侧链氧化反应，从而得到新的有机物，这些有机物可以用于生物医学研究和药物研发中的新药等。
最近，微孔材料、纳米线和分子机器等新材料的研究也受到了广泛的关注，其中许多材料是由芳烃侧链选择性氧化反应来生成的。
为了研究这些新材料，必须研究芳烃侧链的选择性氧化反应。
芳烃侧链的选择性氧化反应可以实现高选择性的修饰，使材料的性质加强或改变，从而实现新材料的合成，这也是当今研究芳烃侧链选择性氧化反应的重要任务。
综上所述，芳烃侧链的选择性氧化反应是研究芳烃及其衍生物的重要反应，它可以实现高选择性的修饰，修饰后的芳烃衍生物具有新的特性，可以应用于高性能材料的合成，也可以用于生物医学研究和药物研发中的药效物的合成。
未来，芳烃侧链的选择性氧化反应将继续受到研究者的关注，会有更多的芳烃及其新的衍生物得以合成，为新材料的制备提供新的思路。