第六章 氧化反应

• 环氧化反应中取代基较多的双键比取代基少 的更易反应。富电子的双键比缺电子的双键 易反应。
O t-BuOOH, PhH Mo(CO)6, reflux
CHO
t-BuOOH Ti(Ⅳ), SiO2 O
CHO
• 对于含烯丙醇结构的烯烃，在金属催化剂 存在下，叔丁基过氧化氢可区域选择性或 立体选择性的环氧化反应。
• α，β-不饱和腈在过氧化氢碱性介质中，首先在氰 基上加成，随之在双键上的环氧化反应得到环氧 酰胺，叔丁基过氧化氢碱性条件环氧化α，β-不饱 和腈可以得到环氧腈
NH C N H2O2, NaOH OOH O O NH2
Ph C N Ph t-BuOOH NaOH Ph Ph O C N
• 过氧羧酸是最常用的环氧化试剂。是用相应 的羧酸与过氧化氢反应制取。过氧羧酸大多 不稳定，现用现配。 • 过氧羧酸与烯烃反应是合成环氧化物最简便 的方法。尤其对孤立双键、单独用过氧化氢 或过氧醇（不存在金属催化剂）不易被环氧 化，而用过氧羧酸很容易反应，其环氧化烯 烃的反应机理是过氧羧酸对碳-碳双键的氢 电性进攻
• 6-3-4 高碘酸 • 高碘酸或高碘酸盐水溶液是1，2-二醇氧化裂解 试剂。溶剂为甲醇、乙醇、乙酸、二氧六环等。 能定量的反应，根据高碘酸的消耗，推知多元 醇中相邻羟基的数目，根据产物推知原化合物 的结构。
H H R C C CH2CH2 COOH OHOH KIO4/H2SO4 EtOH/H2O RCHO + CHO-CH2CH2COOH
O
Ph (1) O3 (2) Zn, AcOH
O
Ph CHO
O
(1) O3, Et2O, 0 de AcO H (2) LiAlH4, 0 de OAc
HO HO H OH
OCH3
MeO (1) O3/MeOH (2) Me2S O CHO (1) NaBH4 (2) NH4Cl
MeO O CH2OH
机理：
OH HO OH OH I + OH HO O O HIO4 H5IO6
H OH OH H IO4 H H OH O I OH O OO
OH O OH I OO O
O O
+ IO3 + H2O
2CH3CHO
α-羟基酮、α-氨基醇、α-羟基酸、邻二酮、 α-酮酸与高碘酸的反应
O t-BuOOH/V(acac)2 CH2OH CH2OH
OH t-BuOOH/V(acac) 2
OH O
• 过氧化氢在碱性介质中产生过氧负离子，对α， β-不饱和羰基化合物的双键进行共轭加成式 的环氧化反应。
HO O HOO O OH HOOH O O O
O
MeOH H2O2, NaOH O
O
H
H
H
H
• 铬酸氧化剂特点：氧化能力强、反应是在酸性 条件下。不适用对酸敏感的基团（醚、缩醛等） 和易氧化基团（烯基、硫醚基、酚羟基、氨基 等）的醇类，一些极易被过度氧化的醇也不适 用铬酸的氧化。
OH Ph R Cr(Ⅵ) Ph O + R Ph H O + ROH
• 伯醇用铬酸氧化成醛，随之被氧化成酸，采 用随时蒸出的方法。 • Jones reagent：对于铬酸酸性敏感的或其 他易氧化基团的醇，采用此试剂（三氧化铬 -稀硫酸-丙酮）
HO H HO RuO4, NaIO4 CCl4, CH3CN HO2C HO2C HO2C O H H
• 6-3-3 四乙酸铅 • 是氧化1，2-二醇、α-羟基酮、邻二酮、α羟基酸的有效试剂。四乙酸铅的氧化裂解反 应通常在非水溶剂中进行。
PhO HCHO + Pb(OAC)2
6-3 碳-碳键断裂氧化
• 6-3-1高锰酸钾 • 高锰酸钾稀碱溶液低温氧化烯烃得到顺式邻二 醇，但在剧烈条件下，通常是提高氧化剂浓度、 反应温度和酸性溶液，可进一步氧化成羰基化 合物
R R' R'' H OHOH R R'' R' H R O R' O OH R''
6-3 碳-碳键断裂氧化
6-3-1高锰酸钾 高锰酸钾稀碱溶液低温氧化烯烃得到顺式 邻二醇，但在剧烈条件下，通常是提高氧 化剂浓度、反应温度和酸性溶液，可进一 步氧化成羰基化合物
OH
CHO
6.1.3 二甲亚砜
• 二甲亚砜与α-卤代酮加热反应可生成α-羰基醛。 氧化反应可能机理如下：
R X S O R O S R R H :B R O R + S
+ HB
O Br DMSO, 100de
O H O
O OH DMSO, reflux
Moffatt氧化反应
• 在活化剂DCC存在下，二甲亚砜氧化醇成酮。 （其它活化剂有乙酐、五氧化二磷、三氧化硫等）
H + O O Os O O Et2O H
OLO Os O LO
H2O
H OH OH H
+ OsO3
Me
O CO2Et
Me OsO4 HO
O CO2Et
OH
0.2% OsO4, t-BuOOH t-BuOH/H2O, Et4NOH
OH OH
6-2-3碳-碳双键的臭氧化反应
• 烯烃在低温下与臭氧反应，生成臭氧化加 成产物。臭氧化经过进一步处理，分解成 醛、酮。碳-碳双键被氧化裂解。臭氧化物 所用的还原剂的还原能力不同，会影响最 终生成产物。弱还原剂（Ｚｎ粉/乙酸）， 产物为醛、酮；强还原剂（LiAlH4 NaBH4） 生成的醛酮被进一步还原成醇
Me +
CO3H
CHCl3
Me O
Cl
+
H O O
O R
H O O
O R
O
+
RCOOH
• 过氧羧酸与烯烃环氧化反应是亲电性反应， 双键上烃基取代越多，越易反应。
O CH3CO3H CHCl3, reflux
• 单取代的烯烃反应活性较低，通常用较强的 过氧羧酸（三氟过氧乙酸、间氯过氧苯甲酸） • 对于构象固定的环状烯，过氧羧酸的环氧化 从位阻较小的一面进攻，原茨烯优先生成外 向环氧化物
R R' R'' H OHOH R R'' R' H R O R' O OH R''
• 实际操作是：催化剂量的高锰酸钾、与计量 （化学量）的高碘酸混合（Lemieuxvon Rudloff reagent）
KMnO4 HIO4
COOH COOH
• 6-3-2 钌氧化剂 • 四氧化钌可氧化烯烃成醛、酮或羧酸。通常单独使 用四氧化钌时产量不稳定，与高碘酸钠联合使用， 可显著提高氧化收率。联合氧化剂氧化能力强，氧 化含有氢的双键主要产物是羧酸
2
RCHO
0.5 h RCH2OH O2/Pt 2h RCOOH
• 三苯基碳酸铋氧化：在温和的条件下可以选 择性地将伯醇或仲醇氧化成醛或酮，其它官 能团如巯基、氨基等不受影响。试剂尤其适 用氧化烯丙醇或苄醇成羰基化合物。
O O O CH2Cl2
RC=CHCH2OH +
Ph3Bi
RC=CHCHO
6-2 碳-碳双键氧化反应
R-C C-CH2OH
6.1.2 二氧化锰
• 二氧化锰在中性条件下将醇氧化成醛或酮。新制 的二氧化锰可将β-碳上为不饱和键的一级、二级 醇氧化成相应的醛、酮，不饱和双键不受影响， 用二氧化锰氧化剂，烯丙醇、苄醇比饱和醇容易 氧化，伯醇比仲醇易氧化，利用这一活性差异， 可以进行选择性氧化
HO MnO2 HO
OH Pb(OAc)4 OH
O
O
• 四乙酸铅氧化邻二醇成醛或酮，不破坏碳-碳 双键
Pb(OAc)4 OH OH Et2O CHO
• 烯醇酯、烯醇三甲基硅醚或烯胺在四乙酸铅 氧化作用下得到α-乙酰氧基酮
OAc Pb(OAc)4 (Ac)2O, AcOH HO HO OAc O
O Pb(OAc)4 OSiMe3 OAc
Al(OPri)3 acetone/benzene OH O
此反应的局限性在于当碳-碳双键与所生成的羰基不是 共轭状态时，会发生双键的迁移，得到共轭的不饱和酮
6-1-6 其它氧化剂
• 铂催化氧化反应：用铂催化剂和氧进行催 化氧化是在温和条件下氧化伯醇或仲醇的 一种有效方法。氧化伯醇时，可以根据产 物来控制反应条件，双键不受催化氧化反 应的影响。 O /Pt
CrO3, acetone/H2O 稀H2SO4, 15-20de O
• Sarett reagent:三氧化铬与双吡啶形成的配 合物，可使一级醇氧化成醛，二级醇氧化成 酮，产率很高，因是在吡啶这种碱性条件下 的反应，双键、缩醛等敏感基团不受影响。
CrO3-Py2/CH2Cl2 R-C C-CHO
m-CPBA CHCl3 O H H + H H O
外型
内型
6-2-2 碳-碳双键的双羟基化反应
• 烯烃用高锰酸钾或四氧化锇氧化得到邻二醇。高 锰酸钾稀碱水溶液在控制反应温度下可将底物氧 化得到顺式邻二醇，对非水溶性的底物，可采用 水与有机溶剂混溶或相转移催化剂，使烯烃在水 和有机相的两相体系中反应。
OH OH
KMnO4, NaOH H2O/CH2Cl2, TEBA
• 四氧化锇氧化：是氧化碳-碳双键成邻二醇 的有效氧化剂。 • 四氧化锇的双羟基化反应是经过环加成与烯 烃生成六价锇酯，在水或醇溶液中分解成邻 二醇。 • 双羟基化反应从位阻小的一面进攻。 • 氧化剂毒性和价格昂贵，如果化学剂量的使 用，使其有局限性，采用催化剂量的四氧化 锇与过氧化氢等配合使用。
R R H
R R' H OH
OH
H2CrO4