氧化反應技術(shù)

關(guān)于氧化反應技術(shù)在藥物合成中，借助氧化反應可以得到種類繁多的化合物，如醇、醛、酮、羧酸、酚、醌、環(huán)氧化合物等含氧化合物，以及脫氫的不飽和烴類、芳香化合物等。氧化反應是在氧化劑或氧化催化劑存在下實現(xiàn)的，氧化劑種類很多，特點各異，一種氧化劑往往可以與多種不同的基團發(fā)生反應，而同一種基團也可以被多種氧化劑氧化，同時氧化過程往往伴隨很多副反應，因此，在藥物合成中，選擇符合要求的合適的氧化劑是非常重要的。返回第2頁,共123頁，2024年2月25日，星期天一、氧化反應的概念氧化反應（oxidationreaction）是一類最常用的有機化學反應。廣義氧化反應對以共價鍵結(jié)合的有機化合物來說，可視為碳原子周圍的電子的密度降低，即碳原子氧化態(tài)升高的反應。習慣上的有機合成化學的氧化反應是指狹義概念的氧化，即指有機物分子中氧原子的增加、氫原子的消除、或與兩者有關(guān)。也可以理解為有機化合物中插入氧原子，或?qū)⒐倌軋F轉(zhuǎn)化為高氧化態(tài)。

第3頁,共123頁，2024年2月25日，星期天狹義：加氧去氫廣義：電子轉(zhuǎn)移，使C上電子云降低一、氧化反應的概念

返回本節(jié)第4頁,共123頁，2024年2月25日，星期天二、氧化反應的類型

根據(jù)反應所采用的氧化劑及操作方法不同，氧化反應可以分為化學氧化、催化氧化以及生物氧化?；瘜W氧化是指在氧化劑的直接作用下完成的氧化反應。

催化氧化是指在催化劑存在下，使用空氣或氧氣實現(xiàn)的氧化反應。生物氧化是指用微生物進行的氧化反應。

返回本節(jié)第5頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

（一）高錳酸鉀

一、錳化合物

高錳酸鉀是一種強氧化劑，高錳酸鉀在堿性、中性或酸性中均能發(fā)生氧化作用，所以應用范圍較廣，但由于介質(zhì)的pH不同，其氧化性能也不同。

第6頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

在中性或堿性介質(zhì)中，錳由MnO4-被還原為MnO2；在酸性介質(zhì)中，錳由MnO4-被還原為Mn2+：

一、錳化合物

（一）高錳酸鉀

第7頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

（二）活性二氧化錳

對活性二氧化錳的活性有一定的要求，一般市售的二氧化錳的活性很小或沒有活性，不能應用。

氧化劑二氧化錳有兩種，即二氧化錳和硫酸的混合物以及活性二氧化錳。

一、錳化合物

第8頁,共123頁，2024年2月25日，星期天一般是新鮮制備，而且使用過量較多，反應時間又長，所以經(jīng)常使用的是二氧化錳與硫酸的混合物。（二）活性二氧化錳

返回一、錳化合物

第9頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

（一）鉻酸鹽

二、鉻化合物

在酸性中鉻酸鹽均為重鉻酸鹽，其中用的最多的是重鉻酸鈉，它可在各種濃度的硫酸中使用，具有強氧化性能，其反應式如下：第10頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（一）鉻酸鹽

在中性或堿性條件下，重鉻酸鈉的氧化性能較弱，反應式為：二、鉻化合物

第11頁,共123頁，2024年2月25日，星期天將三氧化鉻加到過量的吡啶（質(zhì)量比為三氧化鉻：吡啶=1：10）中即生成三氧化鉻-吡啶配合物吡啶溶液，它可以氧化伯、仲醇為醛酮，效果很好，對酸敏感的官能團沒有影響。（二）三氧化鉻-吡啶配合物(Collins試劑)

也可將三氧化鉻吡啶配合物從吡啶中分離出來，干燥后再溶于二氯甲烷中使用，這樣組成的溶液稱為Collins試劑。它是使伯、仲醇氧化成醛、酮最普通的方法。二、鉻化合物

第12頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（二）三氧化鉻-吡啶配合物(Collins試劑)缺點在于該試劑很易吸潮，很不穩(wěn)定，不易保存，需要在無水條件下進行反應；同時為了加快和反應完全，需用相當過量的試劑（≧五倍理論用量）；另外配制時容易失火等。鉻化合物還有鉻酰氯等。二、鉻化合物

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（一）鹵素

三、含鹵氧化劑

含鹵氧化劑很多，最常用的是氯氣、次氯酸鹽，其次是溴和碘及其含氧化合物。

氯氣價廉很早就被用作氧化劑，使用時多通入水或堿性水溶液，起氧化作用的實際上是次氯酸或次氯酸鹽。

第14頁,共123頁，2024年2月25日，星期天氯氣氧化后生成鹽酸，容易處理，但在氧化過程中常常伴有氯化反應。溴的氧化性與氯相似，但氧化能力比氯較弱。溴為液體，可溶于四氯化碳、氯仿、二硫化碳或冰醋酸中，配制成一定濃度的溶液使用方便，但價格較貴。（一）鹵素

三、含鹵氧化劑

第15頁,共123頁，2024年2月25日，星期天次鹵酸本身不穩(wěn)定，易分解，但它的鹽較穩(wěn)定，通常將它制成次鹵酸鹽保存。次鹵酸鹽用得最多的是次氯酸鹽，即把氯氣通入堿性溶液中即可。次鹵酸鹽是一種氧化劑，可以使醇類氧成相應的醛、酮。因此，凡具有[CH3CH(OH)-]構(gòu)造的醇會先被氧化成乙醛或甲基酮，再進行鹵仿反應。（二）次鹵酸鹽

含鹵化合物還有其它的氧化劑，如過碘酸、碘-羧酸銀等也常用。三、含鹵氧化劑

返回本節(jié)第16頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

（一）過氧化氫

四、其它氧化劑

過氧化氫俗稱雙氧水，是比較溫和的氧化劑，其最大的優(yōu)點是反應后本身轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，無殘留物。但雙氧水不穩(wěn)定，只能在低溫下使用，需要嚴格控制工藝條件。市售的雙氧水濃度常是3%或30%，近年來，由于高能燃料的需要，含量90%更濃的過氧化氫已有出售。但這些產(chǎn)品切不可與可燃物接觸，以免發(fā)生燃燒，爆炸事故。

第17頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

（二）有機過氧酸

分子中具有過氧鍵，通式可用RCOOOH表示結(jié)構(gòu)的羧酸稱為有機過氧酸,簡稱過酸，其酸性比相應的羧酸弱。

四、其它氧化劑

第18頁,共123頁，2024年2月25日，星期天常用的有機過氧酸有：過氧甲酸、過氧乙酸、過氧三氟乙酸、過氧間氯苯甲酸等，其中過氧三氟乙酸的酸性和氧化性最強，間氯過氧苯甲酸最穩(wěn)定。過氧苯甲酸和過氧鄰苯二甲酸是結(jié)晶性化合物，可在惰性溶劑（如乙醚、氯仿）中進行反應，是制備環(huán)氧化物合物的常用的氧化劑。過氧酸的性質(zhì)不穩(wěn)定，一般是現(xiàn)用現(xiàn)配，久置易分解，如有雜質(zhì)存在時，有加速分解作用。在使用或配制過程中，容易發(fā)生爆炸，故特別注意安全防護。由于過酸能形成分子內(nèi)氫鍵，因此比相應的酸易于揮發(fā)。（二）有機過氧酸

四、其它氧化劑

第19頁,共123頁，2024年2月25日，星期天四醋酸鉛一種選擇性很強的氧化劑，它可由鉛丹（，有毒）與含少量醋酐的冰醋酸加熱制得。四醋酸鉛的化學性質(zhì)不穩(wěn)定，遇水立即分解。所以，用四醋酸鉛作氧化劑的反應，多數(shù)在無水有機溶劑如冰醋酸、氫仿、二氯甲烷、硝基苯、已腈等中進行。四醋酸鉛除用于芐位烴基的氧化外，還可用于羰基烴基化的氧化、鄰二醇的氧化、一元醇的選擇性氧化等。（三）四醋酸鉛四、其它氧化劑

第20頁,共123頁，2024年2月25日，星期天二甲基亞砜[，DMSO]是實驗室常用的一種極性非質(zhì)子溶劑，它又是一種很有用的選擇性氧化劑，它無色無臭微苦，吸濕性的液體，它能氧化伯、仲醇及磺酸酯成相應的羰基化合物。（四）二甲基亞砜（DMSO）及其類似物

四、其它氧化劑

第21頁,共123頁，2024年2月25日，星期天高鐵氰化鉀和三氯化鐵、Tollen試劑都是較弱的氧化劑。又稱六氰合鐵酸鉀，赤血鹽鉀。高鐵氰酸根配離子在反應過程中得到一個電子，自身還原成亞鐵氰酸配離子。（五）高鐵氰化鉀（赤血鹽）

四、其它氧化劑

第22頁,共123頁，2024年2月25日，星期天高鐵氰化鉀的氧化，多用于酚的氧化偶合、吲哚衍生物的合成、季銨鹽和酰肼化合物的氧化等。（五）高鐵氰化鉀（赤血鹽）

四、其它氧化劑

返回第23頁,共123頁，2024年2月25日，星期天一、烴類化合物的氧化反應

一、脂肪烴的氧化二、含烯烴的化合物的氧化三、芐位烴基的氧化四、羧酸α－活性烴基的氧化五、稀丙位烴基的氧化

第24頁,共123頁，2024年2月25日，星期天一、烴類化合物的氧化（一）脂肪烴的氧化

烷烴分子中，碳碳鍵和碳氫鍵都是結(jié)合得比較牢固的共價鍵，在一般條件下不易被氧化，這是由于在催化劑的作用下，初期形成的氧化產(chǎn)物總是比原料更易被氧化，但在高溫高壓或適當催化劑的作用下可以使它發(fā)生部分氧化，生成各種含氧衍生物（如醇、醛、酸等）。第25頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（二）含烯鍵化合物的氧化

1．烯鍵環(huán)氧化（1）含烯鍵的羰基（與烯鍵共軛）化合物環(huán)氧化：當α,β-不飽和羰基化合物中碳碳雙鍵與羰基相共軛時，一般在堿性條件下用過氧化氫或叔丁基過氧化氫（t-BuOOH）使之環(huán)氧化。一、烴類化合物的氧化反應

第26頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（1）含烯鍵的羰基（與烯鍵共軛）化合物環(huán)氧化一、烴類化合物的氧化反應

第27頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（2）不與羰基共軛的烯鍵環(huán)氧化：

①過氧化氫或過氧化氫烷（或名烷基過氧醇）作氧化劑在過渡金屬配合物的催化下，用過氧化氫或過氧化氫烷作氧化劑，加入的催化劑是過渡金屬配合物，這些金屬配合物包括由釩、鉬、鎢、鉻、錳和鈦所構(gòu)成的配合物。對于非官能化烯鍵的環(huán)氧化最有效的催化劑是和Salen-錳配合物。以作催化劑時，常用過氧化氫烷作氧化劑。一、烴類化合物的氧化反應

第28頁,共123頁，2024年2月25日，星期天反應常在烴類溶劑中進行（或烯烴本身兼作溶劑），醇或酮作溶劑有抑制反應的傾向。（2）不與羰基共軛的烯鍵環(huán)氧化：

一、烴類化合物的氧化反應

第29頁,共123頁，2024年2月25日，星期天當有腈（或腈基）存在下雙鍵環(huán)的氧化，由于堿性過氧化氫在腈存在時可使富電子雙鍵發(fā)生環(huán)氧化。這種氧化劑的特點是：該試劑不和該試劑不和酮發(fā)生Baeyer-Villiger反應。這一特點常用來使一些非共軛不飽和酮中的雙鍵環(huán)氧化。（2）不與羰基共軛的烯鍵環(huán)氧化：

一、烴類化合物的氧化反應

第30頁,共123頁，2024年2月25日，星期天在非共軛不飽和酮中的雙鍵是富電子的，不和堿性過氧化氫作用，而用過氧酸時，則會發(fā)生Baeyer-Villiger氧化。所以本試劑可方便地對這一結(jié)構(gòu)的雙鍵環(huán)氧化。（2）不與羰基共軛的烯鍵環(huán)氧化：

一、烴類化合物的氧化反應

第31頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（2）不與羰基共軛的烯鍵環(huán)氧化：

一、烴類化合物的氧化反應第32頁,共123頁，2024年2月25日，星期天②有機過氧酸為環(huán)氧化劑

（2）不與羰基共軛的烯鍵環(huán)氧化：

一、烴類化合物的氧化反應

第33頁,共123頁，2024年2月25日，星期天過氧酸氧化烯鍵，首先生成環(huán)氧化合物，但若反應條件選擇不當，會進一步反應生成鄰二醇的?；苌?，再在堿的作用下，形成鄰二醇。酸性弱的過氧酸如三個芳香過氧酸（過氧苯甲酸、單過氧鄰苯二甲酸和間氯過氧苯甲酸）較適合于合成環(huán)氧化合物。（2）不與羰基共軛的烯鍵環(huán)氧化：

一、烴類化合物的氧化反應

第34頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2．烯鍵氧化成1，2-二醇

(1)氧化成順式1，2-二醇：①高錳酸鉀作氧化劑油酸的全羥基化一、烴類化合物的氧化反應

第35頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

在烯烴全羥基化中用高錳酸鉀氧化烯鍵是應用較廣泛的方法。反應反應條件十分重要，常規(guī)的反應條件是用水或含水有機溶劑（丙酮、乙醇或叔丁醇等）作溶劑，加計算量低濃度（1%～3%）的高錳酸鉀，在堿性條件下（pH為12以上），低溫反應。否則會引起雙鍵斷裂，生成羧酸。由于不飽和酸在堿性溶液中溶解，所以本法對不飽和酸的全羥基化最為適合，收率也高。高錳酸鉀過量或者濃度提高都對進一步氧化有利。一、烴類化合物的氧化反應

第36頁,共123頁，2024年2月25日，星期天②碘和羧酸銀為氧化劑（Woodward法）

由1mol碘和2mol醋酸銀或苯甲酸銀所組成的試劑，稱為Prevost試劑，該試劑可氧化烯鍵成1，2-二醇，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)隨反應條件不同而異，當有水存在時（Woodward反應），得到順式1，2-二醇的單酯，水解得順式的1，2-二醇；而在無水條件下（Prevost反應）則得到反式1，2-二醇的雙酯化合物。一、烴類化合物的氧化反應

第37頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

該試劑的價值在于它的專一性，反應條件溫和。游離碘在所用的條件下，不影響分子中的其他敏感基團。

②碘和羧酸銀為氧化劑（Woodward法）

一、烴類化合物的氧化反應

第38頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（2）氧化成反式1，2-二醇

①過氧酸為氧化劑，過氧酸氧化烯鍵可生成環(huán)氧化合物，亦可形成1，2-二醇，這主要取決于反應條件。如環(huán)已烯用過氧甲酸溶液氧化，生成的環(huán)氧化合物立即與甲酸作用得反式單酯，經(jīng)水解得反式二醇。如：一、烴類化合物的氧化反應

第39頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（2）氧化成反式1，2-二醇

②Prevost反應，以碘和羧酸銀試劑，在無水條件下，和烯鍵作用可獲得反式1，2-二醇的雙羧酸酯，此反應為Prevost反應。

生成的二酯水解得反式1，2-二醇。本反應條件溫和，不會影響其它敏感基團。一、烴類化合物的氧化反應

第40頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3．烯鍵的斷裂氧化

（1）用高錳酸鉀氧化最常用和最簡單的將烯鍵斷裂氧化成羰基化合物或羧酸的方法是高錳酸鉀法，如：一、烴類化合物的氧化反應

第41頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（2）用臭氧氧化分解用臭氧氧化分解這也是一個氧化斷裂烯鍵的常用方法。一、烴類化合物的氧化反應

第42頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（三）芐位烴基的氧化

1．氧化生成醇和酯鉛鹽對芐位C-H鍵的酯化作用低于CAN

一、烴類化合物的氧化反應

第43頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（三）芐位烴基的氧化

1．氧化生成醇和酯硝酸鈰銨對芳烴的芐位C-H鍵氧化有較好選擇性一、烴類化合物的氧化反應

第44頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（三）芐位烴基的氧化

1．氧化生成醇和酯LTA是一個溫和的氧化劑，且有很好的選擇性

。一、烴類化合物的氧化反應

第45頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（三）芐位烴基的氧化

1．氧化生成醇和酯

以上所用的氧化劑都需要在無水的AcOH介質(zhì)中進行反應，某些芳環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)中芐位碳原子上只有一個氫原子，則可以選擇較強的氧化劑，且僅獲得相應的單一的氧化物。

一、烴類化合物的氧化反應

第46頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2．氧化生成醛

（1）硝酸鈰銨（CAN）-甲苯氧化劑

一、烴類化合物的氧化反應

（三）芐位烴基的氧化

第47頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（2）CrO3-Ac3O氧化劑

將芳環(huán)上甲基氧化成相應的芳香醛二醋酐衍生物。該反應中，過量的醋酐與醛基成酯的速度大于氧化的速度。這是制備芳香醛的方法之一。一、烴類化合物的氧化反應

第48頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（3）鉻酰氯作氧化劑

Etard反應

一、烴類化合物的氧化反應

第49頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3．氧化形成酮

一、烴類化合物的氧化反應

第50頁,共123頁，2024年2月25日，星期天4．氧化形成羧酸

很多強氧化劑可氧化芐位甲基成相應的芳烴甲酸，常用的氧化劑有Na2Cr2O7、KMnO4、CrO3和稀硝酸等。

一、烴類化合物的氧化反應

第51頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（四）羰基α－活性烴基的氧化

1．形成α-羥酮

羰基α位的活性烴基可被氧化成α-羥酮。反應先在α位上引入乙酰氧基（即形成酯），再經(jīng)水解生成α-羥酮，可用下式表示：

一、烴類化合物的氧化反應

第52頁,共123頁，2024年2月25日，星期天如3-乙酰氧基孕甾-11，20-二酮在BF3存在時，可被氧化成3，21-二乙酰氧基孕甾-11，20-二酮，其收率過86%。（四）羰基α－活性烴基的氧化

1形成α-．羥酮

一、烴類化合物的氧化反應

第53頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（四）羰基α－活性烴基的氧化

2．形成1，2-二羰基化合物只有當羰基鄰位僅有一個可氧化的烴基，或者兩個亞甲基處于相似（或?qū)ΨQ）的位置時，這類氧化才有合成意義一、烴類化合物的氧化反應

第54頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（四）羰基α－活性烴基的氧化

2．形成1，2-二羰基化合物一、烴類化合物的氧化反應

第55頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（五）烯丙位烴基的氧化

1．用二氧化硒氧化一、烴類化合物的氧化反應

第56頁,共123頁，2024年2月25日，星期天案例：例抗腫瘤藥喜樹堿的合成（五）烯丙位烴基的氧化

1．用二氧化硒氧化

一、烴類化合物的氧化反應

第57頁,共123頁，2024年2月25日，星期天案例分析：當化合物中有多個烯丙位烴基存在時，氧化的選擇規(guī)則是：

①氧化雙鍵碳上取代基較多一邊的烯丙位烴基，并且產(chǎn)物總是以E-烯丙基醇或醛為主。②在不違背上述規(guī)則條件下，氧化順序是。當烯烴中有兩個亞甲基時，則兩個都被氧化，得兩氧化產(chǎn)物的混合物。③當上述兩規(guī)則有矛盾時，常遵循規(guī)則①。④末端雙鍵在氧化時，常會發(fā)生烯丙位重排，羥基引入末端。（五）烯丙位烴基的氧化

1．用二氧化硒氧化

一、烴類化合物的氧化反應

第58頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（五）烯丙位烴基的氧化

2．用CrO3-呲啶配合物（Collins試劑）和鉻的其它配合物氧化一、烴類化合物的氧化反應

第59頁,共123頁，2024年2月25日，星期天二、醇類的氧化（一）伯醇、仲醇的氧化

1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

2．醇被氧化成羧酸（二）二元醇的氧化

1．1,2－二醇的氧化

2．1,3-二醇的氧化

3．1，n-二醇的氧化（n≥4）第60頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（一）伯醇、仲醇的氧化

1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

（1）用鉻的化合物氧化

二、醇類的氧化第61頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

用作氧化醇的鉻化合物是鉻酐、重鉻酸鹽、鉻酐-呲啶配合化合物（Collins試劑）、氯鉻酸呲啶鹽（PCC）等，這些試劑都需要在酸性條件下進行反應，它們是使伯醇氧化成醛，仲醇氧化成酮的最普通的氧化方法。二、醇類的氧化第62頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

（2）用錳的化合物氧化二、醇類的氧化第63頁,共123頁，2024年2月25日，星期天案例：抗抑郁藥鹽酸齊美定的中間體3-吡啶基-4-溴苯基甲酮的制備1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

二、醇類的氧化第64頁,共123頁，2024年2月25日，星期天案例分析：抗抑郁藥鹽酸齊美定的中間體3-吡啶基-4-溴苯基甲酮的制備中用二氧化錳氧化醇為酮，有較好的收率，但由于吡啶環(huán)的影響，反應需要加熱回流10h.1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

二、醇類的氧化第65頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

還有就是利尿藥鹽酸西氯他寧的中間體的制備使用了活性二氧化錳。

二、醇類的氧化第66頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

（3）用碳酸銀氧化二、醇類的氧化第67頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

（4）用二甲基亞砜（DMSO）氧化

二、醇類的氧化第68頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

（5）Oppenauer氧化法二、醇類的氧化第69頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

案例：二、醇類的氧化第70頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1．伯、仲醇被氧化成醛、酮

案例分析：

Oppenauer氧化法已被廣泛地應用于甾醇的氧化，特別是將烯丙位的仲醇氧化成可被氧化成α,β-不飽和酮，對其他基團無影響，但在甾醇氧化反應中常常有雙鍵的移位，以生成α,β位的共軛酮。分子中含有不飽和鍵或其他對酸敏感的官能團的化合物，用此法較為合適。反應必須在無水的介質(zhì)中進行，避免叔丁醇鋁或異丙醇鋁水解，導致反應失敗。二、醇類的氧化第71頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2．醇被氧化成羧酸

二、醇類的氧化第72頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（二）二元醇的氧化

1．1，2－二醇的氧化

二、醇類的氧化第73頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2．1，3-二醇的氧化

二、醇類的氧化第74頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（二）二元醇的氧化

3．1，n-二醇的氧化（n≥4）

二、醇類的氧化返回第75頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（一）醛的氧化

1．醛被氧化成酸

三、醛、酮的氧化第76頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（一）醛的氧化

2．Dakin反應

三、醛、酮的氧化第77頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（二）酮的氧化

三、醛、酮的氧化第78頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（二）酮的氧化

案例分析：環(huán)己酮，在中性和弱堿性條件下氧化成1,1′-二羥基雙環(huán)己基過氧化物衍生物，而在酸性條件，如HCl的催化下，生成另一種氧化物1-羥基-1′-氫過氧雙環(huán)己基過氧化物。

三、醛、酮的氧化返回本節(jié)第79頁,共123頁，2024年2月25日，星期天四、芳烴的氧化（一）芳烴的氧化開環(huán)（二）氧化成醌（三）芳環(huán)酚羥基化第80頁,共123頁，2024年2月25日，星期天四、芳烴的氧化（一）芳烴的氧化開環(huán)芳烴基芐位碳氫鍵易被氧化，但當芳環(huán)上連有供電基團，如氨基、羥基時，苯環(huán)易被氧化，故這類氧化反應對苯的衍生物沒有合成意義。而稠環(huán)和稠雜環(huán)被氧化時，被氧化的常是苯環(huán)，故用高錳酸鉀可合成某些鄰二甲酸或雜環(huán)鄰二甲酸。如：第81頁,共123頁，2024年2月25日，星期天四、芳烴的氧化（二）氧化成醌另外許多氧化劑都可將芳烴氧化成醌，在選擇不同氧化劑時，要與所氧化的芳烴的氧化態(tài)相適應。大致的原則是芳烴的氧化態(tài)越高，則選擇的氧化劑強度（或氧化能力）應越弱和越溫和，這樣才能得到收率較好的醌。當芳環(huán)上連有供電子基團（如氨基、羥基）時，芳環(huán)易被氧化成醌類化合物。如維生素E中間體的制備：第82頁,共123頁，2024年2月25日，星期天四、芳烴的氧化（三）芳環(huán)酚羥基化

Elbs氧化是在芳環(huán)上引入酚羥基的主要方法，即過二硫酸鉀在冷堿溶液中氧化酚類，在原有酚羥基的鄰對位引入酚羥基，反應一般發(fā)生在酚羥基的對位，對位有取代基時，則在鄰位氧化，例如：第83頁,共123頁，2024年2月25日，星期天四、芳烴的氧化在酸催化下，用過氧化物（如過氧化氫、過氧化醚、過氧酸、過氧碳酸酯）將芳烴氧化成酚，也叫酚羥基化反應。如在三氟化硼存在下，過氧化三氟乙酸是氧化芳烴較為有效的試劑，它能將均三甲苯氧化成2,4,6-三甲基苯酚，將甲苯氧化成鄰甲苯酚，但用于氧化苯時，僅得少量的酚。如：（三）芳環(huán)酚羥基化第84頁,共123頁，2024年2月25日，星期天一、催化氧化

催化氧化就是在催化劑存在下，用空氣或氧氣對有機化合物進行氧化的反應。為了提高催化氧化的選擇性并加快反應速度，常選用適宜的催化劑。催化氧化分為液相催化氧化和氣相催化氧化兩大類。液相催化氧化時，將空氣或氧氣通入作用物與催化劑的溶液或懸浮液中反應。氣相催化氧化時，將作用物在400℃～600℃汽化，與空氣或氧氣混合后，通過灼熱的催化劑使它們反應。第85頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)、催化氧化一、催化氧化二、生物氧化第86頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（一）液相催化氧化液相催化氧化常用的催化劑：鈷鹽（醋酸鈷、丁酸鈷、環(huán)烷酸鈷等）、錳鹽（醋酸錳等）、銅鹽、鉑-炭、氧化鉻等。

液相催化氧化中，由于只使用空氣或氧氣及少量催化劑，不消耗化學氧化劑，所以比化學氧化法經(jīng)濟。其反應溫度較氣相催化氧化低，一般在100℃～200℃之間，反應壓力亦不太高。

液相催化氧化的選擇性也較好，可使反應停留在中間階段，因此常用于制備有機過氧化物和機酸。一、催化氧化第87頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（一）液相催化氧化對硝基苯乙酮是合成氯霉素的重要中間體，它是由對硝基乙苯經(jīng)液相空氣氧化制得。一、催化氧化第88頁,共123頁，2024年2月25日，星期天該反應分為三個階段

1．開始反應階段（亦稱誘導期）

該階段主要是生成對硝基乙苯-α-游離基（1）。游離基的形成需要能量。因此，在開始反應階段需將對硝基乙苯加熱，以供給能量使產(chǎn)生游離基，加入催化劑硬脂酸鈷有利于加速游離基的產(chǎn)生并降低反應溫度。

（一）液相催化氧化一、催化氧化

第89頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2．連鎖反應階段

游離基與氧分子反應生成對硝基乙苯-α-過氧游離基。對硝基乙苯-α-過氧游離基（2）再與另一分子對硝基乙苯作用生成對硝基乙苯-α-氫過氧化物（3），后者重復上述反應，使連鎖反應連續(xù)地進行下去。

一、催化氧化第90頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3．氫過氧化物分解階段

在連鎖反應階段生成的氫過氧化物在催化劑作用下分解，生成對硝基苯乙酮。這樣，由于氫過氧化物不斷地生成和分解，使連鎖反應連續(xù)不斷地進行。

在上述反應系統(tǒng)中，若游離基相互結(jié)合就會使連鎖反應中斷。一、催化氧化第91頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3．氫過氧化物分解階段

使連鎖反應中斷的因素主要有一些抑制劑、氧化副產(chǎn)物以及反應器壁等，須加以注意。一、催化氧化第92頁,共123頁，2024年2月25日，星期天液相催化氧化促進劑：液相催化氧化均屬于這樣的游離基反應，對于有些誘導期特別長的反應，除使用催化劑外，往往需要再加入少量促進劑。用作促進劑的化合物有兩類，一類是有機含氧化合物，如三聚乙醛、乙醚或甲乙酮等；另一類是溴化物，包括無機和有機溴化物，如溴化銨、溴乙烷，四溴化碳等。（一）液相催化氧化一、催化氧化第93頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（二）氣相催化氧化

氣相催化氧化多用于一些易被氣化的化合物的氧化，而且要求原料和產(chǎn)品有足夠的熱穩(wěn)定性，不易被分解或深度氧化。氣相催化氧化常用的催化劑有釩和鎳等過渡金屬氧化物，銀、鈀等貴金屬。一、催化氧化

第94頁,共123頁，2024年2月25日，星期天反應大致分為以下5個步驟：

反應物在催化劑表面的擴散；反應物在催化劑表面吸附；被吸附的反應物發(fā)生氧化反應，并釋放出熱量；氧化產(chǎn)物自催化劑表面脫附；脫附的產(chǎn)物由催化劑表面擴散到流體相并帶走熱量。（二）氣相催化氧化

一、催化氧化第95頁,共123頁，2024年2月25日，星期天氣相催化氧化反應通常是在列管式固定床或流化床中進行的。反應器的結(jié)構(gòu)比較復雜。為了維持反應的適宜溫度，反應器內(nèi)必須有足夠的傳熱裝置，以便及時移走氧化反應釋放出的巨大熱量。（二）氣相催化氧化

一、催化氧化第96頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（二）氣相催化氧化

糠酸是重要的有機合成中間體，采用氣相催化氧化法生產(chǎn)。工業(yè)生產(chǎn)中，鑒于氧化銀價格貴，采用含有氧化銅的氧化銀作催化劑，通入空氣進行。反應中，氧化銀起氧化作用后被還原成銀，銀接著被氧化銅氧化再生成氧化銀，而被還原生成的氧化亞銅由空氣氧化再生成氧化銅。這樣氧化銀可重復使用，節(jié)省了銀。

一、催化氧化第97頁,共123頁，2024年2月25日，星期天二、生物氧化利用微生物對有機化合物進行氧化的反應稱為生物氧化。其實質(zhì)是利用微用物代謝所產(chǎn)生的酶為催化劑的催化氧化。酶是生物體內(nèi)產(chǎn)生的一類蛋白質(zhì)，它具有特殊的催化功能；生物體內(nèi)進行的許多化學變化如氧化、還原、水解、酯化、縮合等，都是在酶的作用下進行的，酶被稱為“生物催化劑”。第98頁,共123頁，2024年2月25日，星期天生物氧化和一般的發(fā)酵生產(chǎn)有所不同，其發(fā)酵的產(chǎn)物一般不是目的產(chǎn)物，而只是利用微生物的酶對底物的某一部位進行特定的化學反應來獲得一定的產(chǎn)物。整個生產(chǎn)過程，微生物的生長和氧化完全可以分開，一般先進行菌種的培養(yǎng)的，在菌生長過程中累積氧化所需要的酶，然后利用這些酶來改造分子的某一部位。需了解各種菌產(chǎn)酶的最適條件，并盡可能地誘導生產(chǎn)所需要的酶而抑制不需要的酶。返回二、生物氧化

第99頁,共123頁，2024年2月25日，星期天生物氧化具有明顯的特點：高度的專一性與選擇性；具有高收率、高質(zhì)量和低成本；改善生產(chǎn)環(huán)境。二、生物氧化第100頁,共123頁，2024年2月25日，星期天雖然酶是溫和條件下進行反應的高效催化劑，但由于酶的特點使生物氧化存在一些問題。酶只能和底物作用一次，生產(chǎn)能力低，生產(chǎn)周期長。產(chǎn)品的提取、分離、精制較麻煩。固定化酶技術(shù)的應用可以解決一些問題。二、生物氧化第101頁,共123頁，2024年2月25日，星期天生物氧化的關(guān)鍵:

是選擇專屬性高的微生物和控制適宜的發(fā)酵條件。包括選擇各種微生物自身適宜的培養(yǎng)基、發(fā)酵進行前對發(fā)酵罐、培養(yǎng)基、空氣過濾器及有關(guān)設備必須進行蒸汽滅菌、增加氧氣的供給并使其均勻分散，保證微生物生長及生物氧化的需要，提高轉(zhuǎn)化率、選擇最適宜發(fā)酵溫度、pH值、選擇最佳接種時機及接種量。此外，根據(jù)需要還需補料（加糖、通氨等）以調(diào)節(jié)發(fā)酵過程于最佳范圍。二、生物氧化第102頁,共123頁，2024年2月25日，星期天由于微生物幾乎對甾體分子中的每個位置上的碳原子都能進行各類不同程度的氧化，所以生物氧化較多的用于甾體藥物的制備。另外，生物氧化現(xiàn)已越來越多地用于抗生素、氨基酸、有機酸、核酸、維生素和甾體激素等的合成中。二、生物氧化

第103頁,共123頁，2024年2月25日，星期天維生素C的合成也使用了生物氧化。其中“二步發(fā)酵法”是我國研究出的新方法。D－山梨糖醇用黑醋菌氧化，可生成L－山梨糖，再用假單胞菌氧化而得到2-酮-L-古龍?zhí)撬?，后者?jīng)酸處理烯酵化、內(nèi)脂化轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素C。二、生物氧化第104頁,共123頁，2024年2月25日，星期天維生素C的合成二、生物氧化返回第105頁,共123頁，2024年2月25日，星期天一、選擇題（一）單項選擇題（二）多項選擇題二、簡答題三、完成下列反應方程式四、寫出下列反應的主要試劑目標檢測

第106頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

（一）單項選擇題

目標檢測

1．在什么介質(zhì)中KMnＯ4的氧化能力最強

A．HCl

B．AcOH

C．H2OD．NaOH

一、選擇題2．用20%KMnO4(酸性水溶液)氧化烯烴得到的主要產(chǎn)物是

A．順式二醇B．α-羥酮C．羧酸D．反式二醇

3．3．5一三甲苯用CAN和50%AcOH發(fā)生氧化反應，通常生成物中有多少個醛基

A．1

B．2

C．3

D．0

4．用臭氧氧化烯鍵使之斷裂的方法最大的優(yōu)點是

A．氧化能力強B．無危險性

C．臭氧反應后本身無副產(chǎn)物D．反應速度快查看答案第107頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

（一）單項選擇題

5．過氧酸使含烯鍵化合物環(huán)氧化，得到的產(chǎn)物是

A．順式加成物B．反式加成產(chǎn)物

C．隨條件而定D．多種產(chǎn)物混合物

6．氧化成羧酸，可選擇作氧化劑的是

A．堿性B．C．氧化物D．7．活性的特點中沒有的是

A．選擇性好B．反應條件溫和

C．叔胺不會放氧化

D．氧化能力強

8．醇類與丙酮、異丙醇鋁、甲苯反應生成反應中氫的接受體是

A．醇類B．丙酮C．異丙醇鋁D．甲苯；目標檢測

查看答案第108頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

（一）單項選擇題

9．1,2一二醇氧化常導致C-C鍵的斷裂，下列說法錯誤的是

A．所有類型的1，2-二醇均能被四乙酸鉛氧化

B．過碘酸對三元醇或多元醇，只要2個羥基處于相鄰位置的2個C上，都可氧化

C．鉻酸僅將1，2-二醇氧化成相應的羰基化合物

D．1，2-二醇在四乙醋鉛的作用下，生成相應的小分子醛或酮10．醛易被氧化成羧酸，下列說法錯誤的是

A．高錳酸鉀在酸性溶液中能氧化芳香醛或羧酸

B．新制備的氧化銀適于醛的氧化，不影響其他易氧化基團如雙鍵

C．有機過氧酸與芳香醛反應，只能將醛基氧化為羥基

D．利用堿熔融法也可使醛醛氧化成羧酸

目標檢測

查看答案第109頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

（二）多項選擇題

1．羰基α位活性烴基用SeO2氧化成相應的1，2-二羰基化合物。下例情況下才有合成意義的是

A．羰基鄰位有兩個處于相似的位置

B．羰基鄰位有兩個處于對稱的位置

C．羰基鄰位僅有一個可氧化的羥基

D．沒有要求；E．上述都要求2．DMSO-Ac2O和DMSO-DCC法氧化醇類比較，特點在于

A．毒性小B．副產(chǎn)物難處理C．不加其他溶劑

D．適用于位阻小的羥基氧化E．適用于位阻大的羥基氧化

3．稀硝酸氧化伯醇為羧酸的特點有

A．價廉B．反應液中無殘渣C．副反應少

D．無環(huán)境問題E．反應液中有殘渣

目標檢測

查看答案第110頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

（二）多項選擇題4．酮的氧化產(chǎn)物依賴于所應用的氧化劑，下列說法正確的是

A．有機過氧酸氧化酮生成相應的酯或內(nèi)酯化合物

B．可使酮羰基鄰位的甲基或亞甲基氧化生成α-酮醛或α-雙酮的衍生物

C．稀可將環(huán)酮氧化成二元酸

D．對苯基溴代苯乙酮以DMSO氧化，生成對苯基苯乙酮醛

E．上述說法都不對

目標檢測

查看答案第111頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

二、簡答題

1．什么是氧化反應？在一個有機反應中，怎樣判斷氧化還原的發(fā)生？

2．活性二氧化錳的制法、氧化特點及使用條件？應用范圍？

3．-吡啶類氧化劑都有哪些配制方法？主要用途是什么？

4．催化氧化反應的特點及其應用價值？試舉例說明目標檢測

第112頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

三、完成下列反應方程式

目標檢測

CH2OHMO2(1)