有機(jī)反應(yīng)機(jī)理第10章2

15.4醇的氧化5.4.1用二甲亞砜氧化5.4.2用鉻試劑氧化5.4.3用高價(jià)碘化物氧化5.4.4催化氧化（選講）25.4.1用二甲亞砜氧化二甲亞砜可與各種親電試劑反應(yīng)生成活性锍鹽(sulfoniumsalt)活性锍鹽與醇反應(yīng)生成烷氧基锍鹽烷氧基锍鹽發(fā)生消除，生成醛或酮3二甲亞砜氧化醇為醛、酮的過(guò)程4解釋二甲亞砜氧原子的親核性前幾章是否碰到過(guò)二甲亞砜作為親核試劑的反應(yīng)5用二甲亞砜氧化的典型反應(yīng)Pfitzner-Moffatt(普菲茨納-莫法特)氧化,1963Albright-Goldman氧化，1965Parikh-Doering（帕瑞克-多林）氧化，1967Swern（斯文）氧化，1978這些氧化反應(yīng)的區(qū)別在哪里？67Swern氧化1976年，DSwern發(fā)現(xiàn)TFAA能在－50℃下活化DMSO氧化醇為醛酮1978年又發(fā)現(xiàn)草酰氯作為活化劑較TFAA更有效8Swern氧化的機(jī)理（TFAA活化）為什么DMSO不能一步取代三氟乙酸根離子？9Swern氧化的機(jī)理（TFAA活化，續(xù)）討論中間體內(nèi)鎓鹽結(jié)構(gòu)10中間體的Pummerer重排11Swern氧化的機(jī)理（草酰氯活化）12Swern氧化的機(jī)理（草酰氯活化，續(xù)）13Swern氧化的特點(diǎn)無(wú)溶劑易爆炸!!!常在二氯甲烷中反應(yīng)低溫反應(yīng)（－78℃）DMSO與草酰氯的起始加成物在－60℃以上不穩(wěn)定TFAA作活化劑－30℃以上會(huì)發(fā)生Pummerer重排14Swern氧化法的改進(jìn)XunHeandTakHangChan.Newnon-volatileandodorlessorganosulfurcompoundsanchoredonionicliquids.RecyclablereagentsforSwernOxidation.Tetrahedron,200662(14):3389–3394二甲亞砜，二甲硫醚有惡臭，成本高以下文獻(xiàn)提出將亞砜負(fù)載在離子液體上，無(wú)惡臭，可循環(huán)使用15a:n=1b:n=2c:n=516Swern氧化合成vapiprost伐哌前列素：抗血小板凝聚17DanielLednicer.Strategiesfororganicdrugsynthesisanddesign,p16,NewYork:JohnWiley&Sons,Inc,1998參考文獻(xiàn)1819Swern氧化合成(+)-asteltoxinAmycotoxin，毒枝菌素20Eom,K.D.,Raman,J.V.,Kim,H.,Cha,J.K.TotalSynthesisof(+)-Asteltoxin.J.Am.Chem.Soc.2003,125(18):5415-5421.參考文獻(xiàn)21222324Pfitzner-Moffatt氧化反應(yīng)通式25Pfitzner-Moffatt氧化反應(yīng)特點(diǎn)DMSO的活化劑DCC需過(guò)量（3倍以上），后處理時(shí)加草酸可除去過(guò)量的DCC反應(yīng)必須有中等強(qiáng)度的酸催化，如H3PO4,二氯乙酸，強(qiáng)酸吡啶鹽等，強(qiáng)酸對(duì)反應(yīng)有阻礙作用副產(chǎn)物二環(huán)己基脲較難除去，用水溶性的碳二亞胺替代DCC可克服這一問(wèn)題26Pfitzner-Moffatt氧化機(jī)理DMSO的活化27Pfitzner-Moffatt氧化機(jī)理（續(xù)）28Pfitzner-Moffatt氧化機(jī)理（續(xù)）29Pfitzner-Moffatt氧化反應(yīng)操作將二環(huán)己基碳二亞胺（DCC)溶于DMSO中，然后加入醇和催化酸(磷酸，三氟乙酸，吡啶-磷酸等）進(jìn)行反應(yīng)30Pfitzner-Moffatt氧化反應(yīng)實(shí)例315.4.2用鉻試劑氧化典型反應(yīng)：Jones氧化1946年，ERHJones發(fā)現(xiàn)三氧化鉻與稀硫酸的溶液可將伯醇氧化成羧酸，仲醇氧化成酮32Jonesoxidation,194633Jones氧化的機(jī)理稀溶液中鉻酸以單體H2CrO4存在濃溶液中鉻酸以二聚體H2Cr2O7存在反應(yīng)中醇先與鉻酸形成鉻酸酯,再脫氫生成產(chǎn)物動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)測(cè)定表明脫氫是速率控制步驟34堿促進(jìn)分子間脫氫機(jī)理35無(wú)堿促進(jìn)分子內(nèi)脫氫機(jī)理36Jones試劑的制備和氧化操作Jones試劑的制備實(shí)例Jones氧化操作將26.7gCrO3溶于23mL濃硫酸中，加水稀釋到100mL0~20oC往醇的丙酮溶液中滴加Jones試劑37Jones試劑氧化仲醇的實(shí)例38Jones氧化合成石斛堿石斛堿,(-)-dendrobine39參考文獻(xiàn)Sha,C.-K.,Chiu,R.-T.,Yang,C.-F.,Yao,N.-T.,Tseng,W.-H.,Liao,F.-L.,Wang,S.-L.TotalSynthesisof(-)-Dendrobinevia-CarbonylRadicalCyclization.J.Am.Chem.Soc.1997,119,4130-4135.4041Staudinger反應(yīng)，191942Staudinger反應(yīng)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化43GeneralfeaturesofJonesoxidationTheoxidationisusuallycarriedoutinacetone,whichservesadualpurposeItreactswithanyexcessoxidantsoitprotectstheproductfromoveroxidationItdissolvesmostorganicsubstrates,and44PrimaryalcoholsareconvertedtocarboxylicacidswiththeintermediacyofaldehydesAldehydescanbeisolatedbydistillationsometimesifthealdehydeisvolatile45Allylicandbenzylicalcoholsareefficientlyoxidizedtothecorrespondingaldehydeswithlittleornoover-oxidationIsolateddoubleandtriplebondsremainunchangedbut,-unsaturatedaldehydeproductsmayundergodoublebondisomerization46ForparticularlyacidsensitiveorotherwisedelicatesubstratestheuseofthestronglyacidicJonesreagentisclearlynotthebestmethodofoxidation47Jones氧化的改進(jìn)Collins試劑氧化（SarettandCollins,1953~1968)制備CrO3吡啶絡(luò)合物CrO3(pyridine)2(Collines試劑）在二氯甲烷中氧化48Collines試劑氧化實(shí)例可氧化伯醇為醛49PCC和PDC氧化（Corey,1975and1979)PCC：氯鉻酸吡啶鎓鹽（弱酸性）PDC：重鉻酸吡啶鎓鹽（中性）50氧化鋁負(fù)載PCC的制備2.5g(25mmol)CrO3溶于5mL6mol/L的鹽酸中，0℃，5min內(nèi)加入2.0g(25mmol)吡啶。待析出桔黃色PCC結(jié)晶后升溫至40℃使結(jié)晶溶解，攪拌下加入20.8gAl2O3，減壓除水，100℃干燥得負(fù)載氧化劑PCC/Al2O3。51PCC氧化芐醇的實(shí)例52PFC氧化仲醇的實(shí)例PFC：氟鉻酸吡啶鎓鹽53Jones試劑與Collines試劑、PCC、PDC的比較對(duì)伯醇的氧化Jones氧化：產(chǎn)物往往為羧酸54Collines試劑與PCC、PDC的比較Collines試劑：不穩(wěn)定，易吸潮，難保存，要求無(wú)水條件，試劑要過(guò)量（5倍量以上）PCC，PDC：不吸潮，易保存，使用廣泛55PCC與PDC的比較PCC：呈弱酸性，氧化對(duì)酸不穩(wěn)定的化合物，可加入NaOAc；使用載體可避免生成黑褐色膠狀物PDC：可在中性條件下起反應(yīng)，在DMF或DMSO中氧化能力強(qiáng)，會(huì)生成羧酸56不同條件下PCC和PDC氧化伯醇的實(shí)例575.4.3用高價(jià)碘化物氧化(Dess-Martin氧化)1893年，發(fā)現(xiàn)IBXIBX幾乎不溶于任何有機(jī)溶劑，應(yīng)用受到限制581983年，DBDess和JCMartin由IBX的?；铣闪四苋苡诙喾N有溶劑的DMP59以DMP為氧化劑的氧化就稱作Dess-Martin氧化DMP可將醇和肟氧化成醛或酮60Dess-Martin氧化的機(jī)理61Dess-Martin氧化的特點(diǎn)Mildreactionconditions(roomtemperature,neutralpH)2)Highchemoselectivity3)Toleranceofsensitivefunctionalgroupsoncomplexsubstrates4)Longshelf-lifeandthermalstability(unlikeIBX,whichhasbeenfoundtobeexplosive)62Dess-Martin氧化合成ustiloxinDUstiloxin:黑粉菌毒素63CaoB,ParkH,JoullieMM.TotalSynthesisofUstiloxinD.J.Am.Chem.Soc.2002,124(4):520-521參考文獻(xiàn)6465DEPBT(BDP)縮合機(jī)理66675.4.4催化氧化化學(xué)計(jì)量氧化劑氧化存在的主要問(wèn)題氧化劑消耗大，成本高產(chǎn)生大量副產(chǎn)物，對(duì)環(huán)境危害大68(2)釕催化氧化(1)銅催化氧化(3)鈀催化氧化(4)無(wú)過(guò)渡金屬催化氧化69(1)銅催化氧化CuCl/TEMPO體系催化醇的氧化CuCl/Phen/DBADH2/K2CO3體系催化醇氧化

70CuCl/TEMPO體系催化醇的氧化1974年Cella偶然發(fā)現(xiàn)TEMPO可將醇氧化為醛酮Cella用間氯過(guò)氧苯甲酸(mCPBA)氧化四甲基哌啶醇制氮氧化物，發(fā)現(xiàn)羥基被氧化成酮71mCPBA不具備將羥基氧化成酮的活性酮是如何生成的？7273CellaJA，KelleyJA，KenehanEF.JChemSoc,Chem.Commun.1974,943參考文獻(xiàn)74提出TEMPO催化氧化法7576CellaJA,KelleyJA,KenehanEF.JOrgChem,1975,40,1860GanemB.JOrgChem.1975,40,1998771984年M.F.Semmelhack提出CuCl-TEMPO催化分子氧氧化醇的方法SemmelhackMF,SchmidCR,CortésDA,etal.JAm.Chem.Soc,1984,106:3374782002年RGree等在離子液體中實(shí)現(xiàn)了該氧化反應(yīng)IA.Ansari,RGree.Org.Lett.[J],2002,4(9):1507798081以離子液體固定化的TEMPO作催化劑，實(shí)現(xiàn)了離子液體和催化劑的循環(huán)使用82離子液體固定化TEMPO催化氧化醇的結(jié)果8384離子液體和催化劑循環(huán)使用結(jié)果85可能的機(jī)理86CuCl/Phen/DBADH2/K2CO3體系催化醇氧化1996年，Marko等在Science

上報(bào)道了CuCl/Phen/DBADH2/K2CO3

體系，能在溫和條件下將伯醇、仲醇、烯丙醇和芐醇氧化成相應(yīng)的醛、酮，收率高Phen：1,10-菲咯啉，DBADH2：肼二甲酸二叔丁酯87CuCl/Phen/DBADH2/K2CO3體系催化醇氧化通式CuCl/Phen/DBADH2的用量為底物量的5mol%88MarkoI.E.;GilesP.R.;TsukazakiM.;BrownS.M.;UrchC.J.,Copper-catalyzedoxidationofalcoholstoaldehydesandketones:Anefficient,aerobicalternative.Science1996,274(5295):2044-2046參考文獻(xiàn)89CuCl/Phen/DBADH2體系催化氧化醇的機(jī)理90(2)釕催化氧化TPAP(Pr4N+RuO4－)/NMO體系：Ley氧化Ru(PPh3)3Cl2/TEMPO/O2體系91過(guò)釕酸四異丙基銨鹽TPAP(Pr4N+RuO4－)催化氧化NMO=N-methylmorpholineN-oxideLey氧化，198792Ley氧化的條件TPAP用量：5%(相對(duì)于被氧化物）共氧化劑：雙氧水或N-甲基嗎啉氧化物NMO溶劑：CH2Cl2,CH3CN等助催化劑：分子篩93Ley氧化的機(jī)理94TPAP的制備

將RuCl4nH2O加入到過(guò)量的溴酸鈉(NaBrO3)的1mol/L的碳酸鈉水溶液中，氧化成RuO4－，接著加入Pr4NOH，即會(huì)產(chǎn)生深綠色的TPAP晶體95Ley氧化合成pironetin農(nóng)用抗生素，作物防倒伏劑96參考文獻(xiàn)KeckGE,KnutsonCE,WilesSA.TotalSynthesisoftheI