有机反应机理第10章2.ppt

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1,5.4醇的氧化,5.4.1用二甲亚砜氧化,5.4.2用铬试剂氧化,5.4.3用高价碘化物氧化,5.4.4催化氧化（选讲）,2,5.4.1用二甲亚砜氧化,二甲亚砜可与各种亲电试剂反应生成活性锍盐（sulfoniumsalt）,活性锍盐与醇反应生成烷氧基锍盐,烷氧基锍盐发生消除，生成醛或酮,3,二甲亚砜氧化醇为醛、酮的过程,4,解释二甲亚砜氧原子的亲核性,前几章是否碰到过二甲亚砜作为亲核试剂的反应,5,用二甲亚砜氧化的典型反应,Pfitzner-Moffatt（普菲茨纳-莫法特）氧化,1963,Albright-Goldman氧化，1965,Parikh-Doering（帕瑞克-多林）氧化，1967,Swern（斯文）氧化，1978,这些氧化反应的区别在哪里？

6,7,Swern氧化,1976年，DSwern发现TFAA能在50下活化DMSO氧化醇为醛酮,1978年又发现草酰氯作为活化剂较TFAA更有效,8,Swern氧化的机理（TFAA活化）,为什么DMSO不能一步取代三氟乙酸根离子？

9,Swern氧化的机理（TFAA活化，续）,讨论中间体内鎓盐结构,10,中间体的Pummerer重排,11,Swern氧化的机理（草酰氯活化）,12,Swern氧化的机理（草酰氯活化，续）,13,Swern氧化的特点,无溶剂易爆炸!

常在二氯甲烷中反应,低温反应（78）,DMSO与草酰氯的起始加成物在60以上不稳定,TFAA作活化剂30以上会发生Pummerer重排,14,Swern氧化法的改进,XunHeandTakHangChan.Newnon-volatileandodorlessorganosulfurcompoundsanchoredonionicliquids.RecyclablereagentsforSwernOxidation.Tetrahedron,200662（14）:

33893394,二甲亚砜，二甲硫醚有恶臭，成本高,以下文献提出将亚砜负载在离子液体上，无恶臭，可循环使用,15,a:

n=1b:

n=2c:

n=5,16,Swern氧化合成vapiprost,伐哌前列素：

抗血小板凝聚,17,DanielLednicer.Strategiesfororganicdrugsynthesisanddesign,p16,NewYork:

JohnWiley&Sons,Inc,1998,参考文献,18,19,Swern氧化合成（+）-asteltoxin,Amycotoxin，毒枝菌素,20,Eom,K.D.,Raman,J.V.,Kim,H.,Cha,J.K.TotalSynthesisof（+）-Asteltoxin.J.Am.Chem.Soc.2003,125（18）:

5415-5421.,参考文献,21,22,23,24,Pfitzner-Moffatt氧化,反应通式,25,Pfitzner-Moffatt氧化反应特点,DMSO的活化剂DCC需过量（3倍以上），后处理时加草酸可除去过量的DCC,反应必须有中等强度的酸催化，如H3PO4,二氯乙酸，强酸吡啶盐等，强酸对反应有阻碍作用,副产物二环己基脲较难除去，用水溶性的碳二亚胺替代DCC可克服这一问题,26,Pfitzner-Moffatt氧化机理,DMSO的活化,27,Pfitzner-Moffatt氧化机理（续）,28,Pfitzner-Moffatt氧化机理（续）,29,Pfitzner-Moffatt氧化反应操作,将二环己基碳二亚胺（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）进行反应,30,Pfitzner-Moffatt氧化反应实例,31,5.4.2用铬试剂氧化,典型反应：

Jones氧化,1946年，ERHJones发现三氧化铬与稀硫酸的溶液可将伯醇氧化成羧酸，仲醇氧化成酮,32,Jonesoxidation,1946,33,Jones氧化的机理,稀溶液中铬酸以单体H2CrO4存在,浓溶液中铬酸以二聚体H2Cr2O7存在,反应中醇先与铬酸形成铬酸酯,再脱氢生成产物,动力学同位素效应测定表明脱氢是速率控制步骤,34,碱促进分子间脱氢机理,35,无碱促进分子内脱氢机理,36,Jones试剂的制备和氧化操作,Jones试剂的制备实例,Jones氧化操作,将26.7gCrO3溶于23mL浓硫酸中，加水稀释到100mL,020oC往醇的丙酮溶液中滴加Jones试剂,37,Jones试剂氧化仲醇的实例,38,Jones氧化合成石斛碱,石斛碱,（-）-dendrobine,39,参考文献,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.,40,41,Staudinger反应，1919,42,Staudinger反应产物的转化,43,GeneralfeaturesofJonesoxidation,Theoxidationisusuallycarriedoutinacetone,whichservesadualpurpose,Itreactswithanyexcessoxidantsoitprotectstheproductfromoveroxidation,Itdissolvesmostorganicsubstrates,and,44,Primaryalcoholsareconvertedtocarboxylicacidswiththeintermediacyofaldehydes,Aldehydescanbeisolatedbydistillationsometimesifthealdehydeisvolatile,45,Allylicandbenzylicalcoholsareefficientlyoxidizedtothecorrespondingaldehydeswithlittleornoover-oxidation,Isolateddoubleandtriplebondsremainunchanged,but,-unsaturatedaldehydeproductsmayundergodoublebondisomerization,46,ForparticularlyacidsensitiveorotherwisedelicatesubstratestheuseofthestronglyacidicJonesreagentisclearlynotthebestmethodofoxidation,47,Jones氧化的改进,Collins试剂氧化（SarettandCollins,19531968）,制备CrO3吡啶络合物CrO3（pyridine）2（Collines试剂）在二氯甲烷中氧化,48,Collines试剂氧化实例,可氧化伯醇为醛,49,PCC和PDC氧化（Corey,1975and1979）,PCC：

氯铬酸吡啶鎓盐（弱酸性）,PDC：

重铬酸吡啶鎓盐（中性）,50,氧化铝负载PCC的制备,2.5g（25mmol）CrO3溶于5mL6mol/L的盐酸中，0，5min内加入2.0g（25mmol）吡啶。

待析出桔黄色PCC结晶后升温至40使结晶溶解，搅拌下加入20.8gAl2O3，减压除水，100干燥得负载氧化剂PCC/Al2O3。

51,PCC氧化苄醇的实例,52,PFC氧化仲醇的实例,PFC：

氟铬酸吡啶鎓盐,53,Jones试剂与Collines试剂、PCC、PDC的比较,对伯醇的氧化,Jones氧化：

产物往往为羧酸,54,Collines试剂与PCC、PDC的比较,Collines试剂：

不稳定，易吸潮，难保存，要求无水条件，试剂要过量（5倍量以上）,PCC，PDC：

不吸潮，易保存，使用广泛,55,PCC与PDC的比较,PCC：

呈弱酸性，氧化对酸不稳定的化合物，可加入NaOAc；使用载体可避免生成黑褐色胶状物,PDC：

可在中性条件下起反应，在DMF或DMSO中氧化能力强，会生成羧酸,56,不同条件下PCC和PDC氧化伯醇的实例,57,5.4.3用高价碘化物氧化（Dess-Martin氧化）,1893年，发现IBX,IBX几乎不溶于任何有机溶剂，应用受到限制,58,1983年，DBDess和JCMartin由IBX的酰化合成了能溶于多种有溶剂的DMP,59,以DMP为氧化剂的氧化就称作Dess-Martin氧化,DMP可将醇和肟氧化成醛或酮,60,Dess-Martin氧化的机理,61,Dess-Martin氧化的特点,Mildreactionconditions（roomtemperature,neutralpH）,2）Highchemoselectivity,3）Toleranceofsensitivefunctionalgroupsoncomplexsubstrates,4）Longshelf-lifeandthermalstability（unlikeIBX,whichhasbeenfoundtobeexplosive）,62,Dess-Martin氧化合成ustiloxinD,Ustiloxin:

黑粉菌毒素,63,CaoB,ParkH,JoullieMM.TotalSynthesisofUstiloxinD.J.Am.Chem.Soc.2002,124（4）:

520-521,参考文献,64,65,DEPBT（BDP）缩合机理,66,67,5.4.4催化氧化,化学计量氧化剂氧化存在的主要问题,氧化剂消耗大，成本高,产生大量副产物，对环境危害大,68,

（2）钌催化氧化,

（1）铜催化氧化,（3）钯催化氧化,（4）无过渡金属催化氧化,69,

（1）铜催化氧化,CuCl/TEMPO体系催化醇的氧化,CuCl/Phen/DBADH2/K2CO3体系催化醇氧化,70,CuCl/TEMPO体系催化醇的氧化,1974年Cella偶然发现TEMPO可将醇氧化为醛酮,Cella用间氯过氧苯甲酸（mCPBA）氧化四甲基哌啶醇制氮氧化物，发现羟基被氧化成酮,71,mCPBA不具备将羟基氧化成酮的活性,酮是如何生成的？

72,73,CellaJA，KelleyJA，KenehanEF.JChemSoc,Chem.Commun.1974,943,参考文献,74,提出TEMPO催化氧化法,75,76,CellaJA,KelleyJA,KenehanEF.JOrgChem,1975,40,1860,GanemB.JOrgChem.1975,40,1998,77,1984年M.F.Semmelhack提出CuCl-TEMPO催化分子氧氧化醇的方法,SemmelhackMF,SchmidCR,CortsDA,etal.JAm.Chem.Soc,1984,106:

3374,78,2002年RGree等在离子液体中实现了该氧化反应,IA.Ansari,RGree.Org.Lett.J,2002,4（9）:

1507,79,80,81,以离子液体固定化的TEMPO作催化剂，实现了离子液体和催化剂的循环使用,82,离子液体固定化TEMPO催化氧化醇的结果,83,84,离子液体和催化剂循环使用结果,85,可能的机理,86,CuCl/Phen/DBADH2/K2CO3体系催化醇氧化,1996年，Marko等在Science上报道了CuCl/Phen/DBADH2/K2CO3体系，能在温和条件下将伯醇、仲醇、烯丙醇和苄醇氧化成相应的醛、酮，收率高,Phen：

1,10-菲咯啉，DBADH2：

肼二甲酸二叔丁酯,87,CuCl/Phen/DBADH2/K2CO3体系催化醇氧化通式,CuCl/Phen/DBADH2的用量为底物量的5mol%,88,MarkoI.E.;GilesP.R.;TsukazakiM.;BrownS.M.;UrchC.J.,Copper-catalyzedoxidationofalcoholstoaldehydesandketones:

Anefficient,aerobicalternative.Science1996,274（5295）:

2044-2046,参考文献,89,CuCl/Phen/DBADH2体系催化氧化醇的机理,90,

（2）钌催化氧化,TPAP（Pr4N+RuO4）/NMO体系：

Ley氧化,Ru（PPh3）3Cl2/TEMPO/O2体系,91,过钌酸四异丙基铵盐TPAP（Pr4N+RuO4）催化氧化,NMO=N-methylmorpholineN-oxide,Ley氧化，1987,92,Ley氧化的条件,TPAP用量：

5%（相对于被氧化物）,共氧化剂：

双氧水或N-甲基吗啉氧化物NMO,溶剂：

CH2Cl2,CH3CN等,助催化剂：

分子筛,93,Ley氧化的机理,94,TPAP的制备,将RuCl4nH2O加入到过量的溴酸钠（NaBrO3）的1mol/L的碳酸钠水溶液中，氧化成RuO4，接着加入Pr4NOH，即会产生深绿色的TPAP晶体,95,Ley氧化合成pironetin,农用抗生素，作物防倒伏剂,96,参考文献,KeckGE,KnutsonCE,WilesSA.TotalSynthesisoftheImmunosuppressant（-）-Pironetin（PA48153C）.Org.Lett.2001,3：

707-710,97,98,99,Ru（PPh3）3Cl2/TEMPO/体系催化醇氧化,以分子氧为最终氧化剂,100,Ru（PPh3）3Cl2/TEMPO/体系催化醇氧化的机理,101,（3）钯催化体系,PdX2/Ligand体系,碱和3A分子筛通常对反应有促进作用,X=OAc,Cl2等,102,钯催化体系常用配体,103,Pd（OAc）2/DMSO体系,KarlPP,RichardCL.Palladium-CatalyzedOxidationofPrimaryandSecondaryAllylicandBenzylicAlcohols.J.Org.Chem.1998,63:

3185-3189,104,NishimuraT,OnoueT,UemuraS.Palladium（II）-CatalyzedOxidationofAlcoholstoAldehydesandKetonesbyMolecularOxygen.JOrgChem,1999,64:

6750-6755,Pd（OAc）2/pyridine体系,105,钯催化醇的氧气氧化反应机理,106,（4）无过渡金属催化氧化,TEMPO/Br2/NaNO2/air体系,PhI（O2CF3）2/TEMPO/K2S2O8体系,