您现在的位置:主页 > 新闻中心 >

氧化反应之醇氧化为醛酮

发布日期:2021-06-12 09:46   来源:未知   阅读:

  有机化学中的氧化反应是指有机物分子中碳原子的氧化,可以根据氧化数确定。氧化数升高为氧化下降为还原,氧化还原总是同时进行,但由于有机反应中我们更多关注的是反应底物,所以我们常常将底物中碳原子氧化数升高的反应称为氧化反应。有机反应中通常氧化反应表现为分子中氧的增加或氢的减少。

  CrO3是一种深红色极易吸潮的固体,可以溶于水和一些有机溶剂,如叔丁醇,吡啶,醋酸酐等等,但在有机溶中不稳定易爆。其在水中的存在状态为

  沙瑞特试剂为CrO3·2Py的吡啶溶液,柯林斯试剂为CrO3·2Py的二氯甲烷溶液,制备这两种试剂时,应当是将三氧化铬加入到吡啶中,这个过程中伴随着大量的放热,反加可能会发生爆炸,得到的试剂也极其易爆,并有很强的吸水性,因此做反应时一般要求惰性气体保护。此类氧化中,用的溶剂一般是二氯甲烷,最好不要用没有文献报道的其他溶剂(可能会爆炸)。反应中常常会加入一些硅胶,这样可以减少铬酸盐沉淀对产品的吸附导致的损失。另外醇的β位含有杂原子时,容易发生β消除的副反应,加入乙酸酐可以有效阻止此副反应的发生。

  由于整个体系中是无水环境,因此此类试剂可以把伯醇氧化为醛时,不能形成缩醛,因此不会继续氧化(机理见上方),可以停留在醛这一步。

  将吡啶加入到三氧化铬的水溶液中有亮黄色的PDC固体生成,PDC溶于有机溶剂,在空气中温度,易于储存和操作。在二氯甲烷的悬浮溶液中可以将醇氧化为醛酮。PDC用DMF当溶剂可以将伯醇氧化为酸。另外3Å分子筛,HOAc,PPTS,PTFA,Ac2O可以加快PDC的氧化速度。

  将三氧化铬(1eq)加入到6M盐酸(1.1eq)中得到氯铬酸溶液,0℃下加入吡啶(1eq)得到橙黄色的PCC固体,PDC溶于有机溶剂,在空气中温度,易于储存和操作。在二氯甲烷的悬浮溶液中可以将醇氧化为醛酮。PDC用DMF当溶剂可以将伯醇氧化为酸。另外3Å分子筛,HOAc,PPTS,PTFA,Ac2O可以加快PCC的氧化速度。

  1.琼斯试剂不要求无水环境,成本低,适用于大批量生产,但不能用于对酸敏感的反应,也不能大量制备醛。

  2.柯林斯试剂成本低,但要求无水环境,选择性不如PDC和PCC,但对于简单的制备醛酮的反应能达到很好的效果。

  在由醇制备醛酮的过程中,由于铬类氧化剂毒性较大,近年来发展了一类超价有机碘(V)氧化物。高价碘类氧化物有低毒,温和和选择性好等特点,其缺点就是有一定的爆炸性。比较常见的有DMP和IBX,其中IBX是制备DMP的一个前体,它的良性溶剂是DMSO。

  DMP氧化的常用条件是二氯甲烷为溶剂,室温下反应。为避免氧化剂中乙酸所引起的副反应的影响,反应中常常加入吡啶或碳酸氢钠。其氧化的反应机理为:

  反应有以下特点:一、反应生成的副产物3可以用1.3M的氢氧化钠水解,生成的邻碘氧基苯甲酸可以用碳酸氢钠水溶液洗掉;二、副产物3也可以用硫代硫酸钠还原得到邻碘苯甲酸,再用碳酸钠水溶液洗掉;三、过量的醇可以加快氧化速率,因此反应中常常加入叔丁醇;四DMP对水很敏感,但反应中加入一倍当量的水可以加快反应进程;五、仲胺和叔胺对DMP是稳定的,伯胺可以被氧化,芳香伯胺可以被氧化为醌,但反应速度没有醇快;六、相比其他氧化剂DMP不容易引起α为的外消旋化和差向异构化。

  IBX的唯一可溶溶剂为DMSO浓度最大可以达到0.5M,它可以在伯胺存在下氧化醇。其具有以下特点:一、具有爆炸性,但与苯甲酸和间苯二甲酸混合后可以降低爆炸性,如SIBX就是49%的IBX,22%的苯甲酸和29%的间苯二甲酸的混合物;三、IBX可以在乙酸乙酯和DCE中反应,将IBX溶于上述两种溶剂中在较高温度下过滤,可以在空气中或潮湿环境下反应;四、在酚和胺存在下产率会很低,叔胺没有影响,在酸性条件下伯胺和仲胺也不会影响产率;五、TMS,THP, PMB和硫化物在IBX氧化中是稳定的。

  在1976年,swern等发现-50℃下在二氯甲烷中用三氟乙酸酐处理DMSO可以得到三氟乙酰氧二甲硫鎓三氟乙酸盐,这种盐加入三乙胺后可以迅速氧化伯醇和仲醇得到相应的醛酮。1978年,进而发现草酰氯是比三氟乙酸酐更有效的活化试剂。

  反应特点和注意事项:1、在没有溶剂存在时,DMSO和TFAA,草酰氯反应非常剧烈,可能会爆炸,因此常加入二氯甲烷作为溶剂;2、如上面机理所示,TFAA活化时,最初中间体在超过-30℃时不稳定,重排为氯甲基甲硫醚;3、而草酰氯作为活化剂时,最初中间体的稳定温度是低于-60℃,因此反应常常在-78℃下反应;4、经典的操作步骤:在低温下,先用TFAA或草酰氯活化DMSO,然后缓慢加入醇,再加入三级胺反应后,缓慢升至室温;5、加入三级胺,如DIPEA, TEA,可以有效的促进烷氧基硫盐的分解;6、反应底物的位阻不会影响氧化的效率;7、用TFAA做活化剂时,常常会有醇的三氟乙酸酯副产物,而草酰氯没有;8、对于一些含有对酸敏感基团的底物,加入醇后要尽快加入三级胺;9、为防止生成的羰基化合物发生α-差向异构或双键迁移,要避免用三乙胺,而用DIPEA或N-甲基吗啡啉等大位阻的碱,在低温下淬灭。

  1959年,Nace和Monagle报道了利用亚砜和有机卤化物氧化得到醛酮的反应。1963年Moffatt和Pfitzner提出了在室温条件下利用干燥DMSO和DCC氧化醇得到醛酮的反应。后续不断有新的活化DMSO试剂被发现,如Ac2O,P2O5, SO3·Py, TFAA和(COCl)2(最常用的swern氧化)。

  反应机理包括以下几步:1、DMSO被质子化的二烷基碳二酰亚胺活化;2、醇的活化和烷氧基硫叶立德的生成;3、烷氧基硫叶立德的内部重排生成相应的醛酮和副产物二烷基脲。所有的活性DMSO的氧化中,硫叶立德都是必要的中间体。

  反应特点有:1、反应条件温和,不会过氧化,试剂易得,操作简便;2、小试和放大反应的产率都较高;3、很少有副反应,有时会生成甲基甲巯基醚和β,γ不饱和羰基化合物的异构化;4、反应的官能团耐受度很好,但叔醇可能会发生消除;5、DCC是最常用的的活化试剂,反应中一般会加过量(≥3eq);6、DMSO要六倍当量以上,可以做溶剂,但加入一些惰性的混合溶剂(乙酸乙酯,苯)有利于产品的分离;7、要求温和的酸催化条件,如正磷酸,二氯乙酸和吡啶的强酸盐等等,酸一般加0.5eq产率最高,在强酸条件下,会阻止硫叶立德的生成,不能进行反应或反应很慢;8、反应会生成二烷基脲,不容易除去,可也用一些水溶性的碳二酰亚胺试剂可以解决,如EDC,另外过量的DCC在处理时可以加入草酸除去。

  用Ac2O做活性化剂,可避免难于后处理的缺点,也不需要加给质子体,此法用于位阻大的醇的氧化可获满意结果,缺点是对于位阻小的羟基,可发生乙酰化及生成甲硫甲醚(Pummerer反应)的副反应。

  以二甲亚砜为氧化剂,固体三氧化硫-吡啶络合物为活化剂,三乙胺为碱而将伯醇和仲醇转化为相应的醛酮。

  机理与swern氧化反应类似,二甲亚砜与三氧化硫在0°C或室温下发生加成,并受到醇进攻,生成关键的烷氧基锍离子中间体,该中间体接下来被碱去质子化为相应的硫叶立德,然后硫叶立德经五元环过渡态、分解放出二甲硫醚,得到醛酮。

  反应特点和注意事项:1、三氧化硫吡啶络合物的量一般为3到3.3eq,三乙胺为6.5-16.5eq,反应温度为0到10℃;2、二氯甲烷为常用的溶剂,有时也可以只加很少的二氯甲烷,而有时也会只加3eq DMSO,这样有利于处理反应,四氢呋喃和氯仿也可作溶剂;3、反应通常是低于室温反应的,冰浴甚至达到-12℃,而DMSO的凝固点是18℃,因此通常必须加入二氯甲烷;4、通常将三氧化硫吡啶固体加入到干燥的DMSO中,搅拌5到15分钟,再加入到醇溶液中进行反应;5、此反应对水敏感;6、通常用DIPEA做碱而不是三乙胺,因为大位阻的碱可以减少一些活性醛酮的差向异构化;7、三氧化硫吡啶络合物产生的副产物极易除去,后处理简单,不易发生产生二甲硫醚的副反应;8、反应中保持较低的温度,对产率有很大的影响。

  4.维基百科(Parikh-Doering氧化反应)。返回搜狐,查看更多广州钢丝绳手扳葫芦_东环电力科技品质出众www.xg6k.com.cn