药物合成反应第七章氧化反应技术课件.ppt

1、第七章 氧化反应药物合成技术药物合成技术 在药物合成中，借助氧化反应可以得到种类繁多的化合物，如醇、醛、酮、羧酸、酚、醌、环氧化合物等含氧化合物，以及脱氢的不饱和烃类、芳香化合物等。氧化反应是在氧化剂或氧化催化剂存在下实现的，氧化剂种类很多，特点各异，一种氧化剂往往可以与多种不同的基团发生反应，而同一种基团也可以被多种氧化剂氧化，同时氧化过程往往伴随很多副反应，因此，在药物合成中，选择符合要求的合适的氧化剂是非常重要的。返回返回一、氧化反应的概念 氧化反应（ oxidation reaction）是一类最常用的有机化学反应。广义氧化反应对以共价键结合的有机化合物来说，可视为碳原子周围的电子的密

2、度降低，即碳原子氧化态升高的反应。习惯上的有机合成化学的氧化反应是指狭义概念的氧化，即指有机物分子中氧原子的增加、氢原子的消除、或与两者有关。也可以理解为有机化合物中插入氧原子，或将官能团转化为高氧化态。 HCHHHCHOHHCOOCOH氧化数：-3-1+1+3一、氧化反应的概念 返回返回本节本节二、氧化反应的类型 根据反应所采用的氧化剂及操作方法不同，氧化反应可以分为化学氧化、催化氧化以及生物氧化。 化学氧化是指在氧化剂的直接作用下完成的氧化反应。 催化氧化是指在催化剂存在下，使用空气或氧气实现的氧化反应。 生物氧化是指用微生物进行的氧化反应。 返回返回本节本节 （一）高锰酸钾（一）高锰酸钾

3、 一、锰化合物 高锰酸钾是一种强氧化剂，高锰酸钾在碱性、中性或酸性中均能发生氧化作用，所以应用范围较广，但由于介质的pH不同，其氧化性能也不同。 在中性或碱性介质中，锰由在中性或碱性介质中，锰由MnO4-被还原为被还原为 MnO2；在酸性介质中，锰由；在酸性介质中，锰由MnO4-被还原为被还原为Mn2+： 4222MnO2H O3MnO4H Oe-2+4MnOMnV)E1.51( 242MnO8H7Mn4H Oe-42MnOMnOV)E 0.59( 一、锰化合物 （一）高锰酸钾 （二）活性二氧化锰 对活性二氧化锰的活性有一定的要求，一般市售的二氧化锰的活性很小或没有活性，不能应用。 氧化剂二氧

4、化锰有两种，即二氧化锰和硫酸的混合物以及活性二氧化锰。 一、锰化合物 一般是新鲜制备，而且使用过量较多，一般是新鲜制备，而且使用过量较多，反应时间又长，所以经常使用的是二氧化锰与反应时间又长，所以经常使用的是二氧化锰与硫酸的混合物。硫酸的混合物。 （二）活性二氧化锰 返回返回一、锰化合物 （一）铬酸盐（一）铬酸盐 二 、铬化合物 在酸性中铬酸盐均为重铬酸盐，其中用的最多的是重铬酸钠，它可在各种浓度的硫酸中使用，具有强氧化性能，其反应式如下：23+2722Cr O+4H O +6e2Cr+7H O （一）铬酸盐 在中性或碱性条件下，重铬酸钠的氧化在中性或碱性条件下，重铬酸钠的氧化性能较弱，反应式

5、为：性能较弱，反应式为：2-423CrO+4H O +3e2Cr(OH) +5OH 二 、铬化合物 将三氧化铬加到过量的吡啶（质量比为三将三氧化铬加到过量的吡啶（质量比为三氧化铬氧化铬 ：吡啶：吡啶=1：10）中即生成三氧化铬）中即生成三氧化铬-吡啶配合物吡啶溶液，它可以氧化伯、仲醇为吡啶配合物吡啶溶液，它可以氧化伯、仲醇为醛酮，效果很好，对酸敏感的官能团没有影响醛酮，效果很好，对酸敏感的官能团没有影响。 （二）三氧化铬-吡啶配合物(Collins试剂) 也可将三氧化铬吡啶配合物从吡啶中分离也可将三氧化铬吡啶配合物从吡啶中分离出来，干燥后再溶于二氯甲烷中使用，这样组出来，干燥后再溶于二氯甲烷中

6、使用，这样组成的溶液称为成的溶液称为Collins试剂。它是使伯、仲醇试剂。它是使伯、仲醇氧化成醛、酮最普通的方法。氧化成醛、酮最普通的方法。 二 、铬化合物 （二）三氧化铬-吡啶配合物(Collins试剂) 缺点在于该试剂很易吸潮，很不稳定，不易缺点在于该试剂很易吸潮，很不稳定，不易保存，需要在无水条件下进行反应；同时为了保存，需要在无水条件下进行反应；同时为了加快和反应完全，需用相当过量的试剂（加快和反应完全，需用相当过量的试剂（五五倍理论用量）；另外配制时容易失火等。铬化倍理论用量）；另外配制时容易失火等。铬化合物还有铬酰氯等。合物还有铬酰氯等。 二 、铬化合物 返回返回本节本节 （一）

7、（一）卤素卤素 三、含卤氧化剂 含卤氧化剂很多，最常用的是氯气、次氯酸盐，其次是溴和碘及其含氧化合物。 氯气价廉很早就被用作氧化剂，使用时多通入水或碱性水溶液，起氧化作用的实际上是次氯酸或次氯酸盐。 氯气氧化后生成盐酸，容易处理，但在氯气氧化后生成盐酸，容易处理，但在氧化过程中常常伴有氯化反应。溴的氧化氧化过程中常常伴有氯化反应。溴的氧化性与氯相似，但氧化能力比氯较弱。溴为性与氯相似，但氧化能力比氯较弱。溴为液体，可溶于四氯化碳、氯仿、二硫化碳液体，可溶于四氯化碳、氯仿、二硫化碳或冰醋酸中，配制成一定浓度的溶液使用或冰醋酸中，配制成一定浓度的溶液使用方便，但价格较贵。方便，但价格较贵。 （一）

8、卤素（一）卤素 三、含卤氧化剂 次卤酸本身不稳定，易分解，但它的盐较次卤酸本身不稳定，易分解，但它的盐较稳定，通常将它制成次卤酸盐保存。次卤酸盐用稳定，通常将它制成次卤酸盐保存。次卤酸盐用得最多的是次氯酸盐，即把氯气通入碱性溶液中得最多的是次氯酸盐，即把氯气通入碱性溶液中即可。次卤酸盐是一种氧化剂，可以使醇类氧成即可。次卤酸盐是一种氧化剂，可以使醇类氧成相应的醛、酮。因此，凡具有相应的醛、酮。因此，凡具有CH3CH(OH)-构造的醇会先被氧化成乙醛或甲基酮，再进行卤构造的醇会先被氧化成乙醛或甲基酮，再进行卤仿反应。仿反应。（二）次卤酸盐 含卤化合物还有其它的氧化剂，如过碘酸含卤化合物还有其它的

9、氧化剂，如过碘酸、碘、碘-羧酸银等也常用。羧酸银等也常用。 三、含卤氧化剂 返回返回本节本节 （一）（一）过氧化氢过氧化氢 四、其它氧化剂 过氧化氢俗称双氧水，是比较温和的氧化剂，其最大的优点是反应后本身转变为水，无残留物。但双氧水不稳定，只能在低温下使用，需要严格控制工艺条件。市售的双氧水浓度常是3%或30%，近年来，由于高能燃料的需要，含量90%更浓的过氧化氢已有出售。但这些产品切不可与可燃物接触，以免发生燃烧，爆炸事故。 （二）有机过氧酸（二）有机过氧酸 分子中具有过氧键，通式可用RCOOOH表示结构的羧酸称为有机过氧酸,简称过酸，其酸性比相应的羧酸弱。 四、其它氧化剂 常用的有机过氧酸

10、有：过氧甲酸、过氧常用的有机过氧酸有：过氧甲酸、过氧乙酸、过氧三氟乙酸、过氧间氯苯甲酸等，其乙酸、过氧三氟乙酸、过氧间氯苯甲酸等，其中过氧三氟乙酸的酸性和氧化性最强，间氯过中过氧三氟乙酸的酸性和氧化性最强，间氯过氧苯甲酸最稳定。过氧苯甲酸和过氧邻苯二甲氧苯甲酸最稳定。过氧苯甲酸和过氧邻苯二甲酸是结晶性化合物，可在惰性溶剂（如乙醚、酸是结晶性化合物，可在惰性溶剂（如乙醚、氯仿）中进行反应，是制备环氧化物合物的常氯仿）中进行反应，是制备环氧化物合物的常用的氧化剂。过氧酸的性质不稳定，一般是现用的氧化剂。过氧酸的性质不稳定，一般是现用现配，久置易分解，如有杂质存在时，有加用现配，久置易分解，如有杂质

11、存在时，有加速分解作用。在使用或配制过程中，容易发生速分解作用。在使用或配制过程中，容易发生爆炸，故特别注意安全防护。由于过酸能形成爆炸，故特别注意安全防护。由于过酸能形成分子内氢键，因此比相应的酸易于挥发。分子内氢键，因此比相应的酸易于挥发。（二）有机过氧酸（二）有机过氧酸 四、其它氧化剂 四醋酸铅一种选择性很强的氧化剂，四醋酸铅一种选择性很强的氧化剂，它可由铅丹（它可由铅丹（ ，有毒）与含少量醋，有毒）与含少量醋酐的冰醋酸加热制得。四醋酸铅的化学性酐的冰醋酸加热制得。四醋酸铅的化学性质不稳定，遇水立即分解质不稳定，遇水立即分解 。所以，用四醋。所以，用四醋酸铅作氧化剂的反应，多数在无水有机

12、溶酸铅作氧化剂的反应，多数在无水有机溶剂如冰醋酸、氢仿、二氯甲烷、硝基苯、剂如冰醋酸、氢仿、二氯甲烷、硝基苯、已腈等中进行。四醋酸铅除用于苄位烃基已腈等中进行。四醋酸铅除用于苄位烃基的氧化外，还可用于羰基烃基化的氧化、的氧化外，还可用于羰基烃基化的氧化、邻二醇的氧化、一元醇的选择性氧化等。邻二醇的氧化、一元醇的选择性氧化等。 （三）四醋酸铅43OPb四、其它氧化剂 二甲基亚砜二甲基亚砜 ，DMSO是实是实验室常用的一种极性非质子溶剂，它又是验室常用的一种极性非质子溶剂，它又是一种很有用的选择性氧化剂，它无色无臭一种很有用的选择性氧化剂，它无色无臭微苦，吸湿性的液体，它能氧化伯、仲醇微苦，吸湿性

13、的液体，它能氧化伯、仲醇及磺酸酯成相应的羰基化合物。及磺酸酯成相应的羰基化合物。 （四）二甲基亚砜（DMSO）及其类似物 SO)(CH23四、其它氧化剂 高铁氰化钾和三氯化铁、高铁氰化钾和三氯化铁、Tollen 试剂都试剂都是较弱的氧化剂。又称六氰合铁酸钾，赤血是较弱的氧化剂。又称六氰合铁酸钾，赤血盐钾。高铁氰酸根配离子在反应过程中得到盐钾。高铁氰酸根配离子在反应过程中得到一个电子，自身还原成亚铁氰酸配离子。一个电子，自身还原成亚铁氰酸配离子。（五）高铁氰化钾（赤血盐） 3266Fe(CN)eFe(CN)四、其它氧化剂 高铁氰化钾的氧化，多用于酚的氧化偶合、吲高铁氰化钾的氧化，多用于酚的氧化偶

14、合、吲哚衍生物的合成、季铵盐和酰肼化合物的氧化等哚衍生物的合成、季铵盐和酰肼化合物的氧化等。 （五）高铁氰化钾（赤血盐） 四、其它氧化剂 返回返回一、烃类化合物的氧化反应 v一、脂肪烃的氧化一、脂肪烃的氧化v二、含烯烃的化合物的氧化二、含烯烃的化合物的氧化v三、苄位烃基的氧化三、苄位烃基的氧化v四、羧酸四、羧酸活性烃基的氧化活性烃基的氧化v五、稀丙位烃基的氧化五、稀丙位烃基的氧化 一、烃类化合物的氧化一、烃类化合物的氧化（一）脂肪烃的氧化 烷烃分子中，碳碳键和碳氢键都是结合得比烷烃分子中，碳碳键和碳氢键都是结合得比较牢固的共价键，在一般条件下不易被氧化，较牢固的共价键，在一般条件下不易被氧化，

15、这是由于在催化剂的作用下，初期形成的氧化这是由于在催化剂的作用下，初期形成的氧化产物总是比原料更易被氧化，但在高温高压或产物总是比原料更易被氧化，但在高温高压或适当催化剂的作用下可以使它发生部分氧化，适当催化剂的作用下可以使它发生部分氧化，生成各种含氧衍生物（如醇、醛、酸等）。生成各种含氧衍生物（如醇、醛、酸等）。（二）含烯键化合物的氧化 1烯键环氧化烯键环氧化 （1）含烯键的羰基（与烯键共轭）化合物环氧化）含烯键的羰基（与烯键共轭）化合物环氧化：当：当,-不饱和羰基化合物中碳碳双键与羰基相不饱和羰基化合物中碳碳双键与羰基相共轭时，一般在碱性条件下用过氧化氢或叔丁基共轭时，一般在碱性条件下用过

16、氧化氢或叔丁基过氧化氢（过氧化氢（t-BuOOH）使之环氧化。）使之环氧化。一、烃类化合物的氧化反应 （1）含烯键的羰基（与烯键共轭）化合物环氧化OH3CH3CCH3H2O2/NaOH/MeOHH3CH3CCH3OO1520一、烃类化合物的氧化反应 （2）不与羰基共轭的烯键环氧化： 过氧化氢或过氧化氢烷（或名烷基过氧醇过氧化氢或过氧化氢烷（或名烷基过氧醇）作氧化剂）作氧化剂 在过渡金属配合物的催化下，用在过渡金属配合物的催化下，用过氧化氢或过氧化氢烷作氧化剂，加入的催化过氧化氢或过氧化氢烷作氧化剂，加入的催化剂是过渡金属配合物，这些金属配合物包括由剂是过渡金属配合物，这些金属配合物包括由钒、钼

17、、钨、铬、锰和钛所构成的配合物。对钒、钼、钨、铬、锰和钛所构成的配合物。对于非官能化烯键的环氧化最有效的催化剂是于非官能化烯键的环氧化最有效的催化剂是 和和Salen-锰配合物。以锰配合物。以 作催化作催化剂时，常用过氧化氢烷作氧化剂。剂时，常用过氧化氢烷作氧化剂。 6Mo(CO)6Mo(CO)一、烃类化合物的氧化反应 反应常在烃类溶剂中进行（或烯烃本身兼作溶剂）反应常在烃类溶剂中进行（或烯烃本身兼作溶剂），醇或酮作溶剂有抑制反应的倾向。，醇或酮作溶剂有抑制反应的倾向。 C CH2 C CH2Mo(CO)6C CH2 C CH2H3CCH3CH3CH3CH3CH3CH3H3Ct-BuOOHO（

18、2）不与羰基共轭的烯键环氧化： 一、烃类化合物的氧化反应 当有腈（或腈基）存在下双键环的氧化，由当有腈（或腈基）存在下双键环的氧化，由于碱性过氧化氢在腈存在时可使富电子双键发于碱性过氧化氢在腈存在时可使富电子双键发生环氧化。这种氧化剂的特点是：该试剂不和生环氧化。这种氧化剂的特点是：该试剂不和该试剂不和酮发生该试剂不和酮发生Baeyer-Villiger反应。反应。这一特点常用来使一些非共轭不饱和酮中的双这一特点常用来使一些非共轭不饱和酮中的双键环氧化。键环氧化。 （2）不与羰基共轭的烯键环氧化： 一、烃类化合物的氧化反应 在非共轭不饱和酮中的双键是富电子的，不在非共轭不饱和酮中的双键是富电子

19、的，不和碱性过氧化氢作用，而用过氧酸时，则会发生和碱性过氧化氢作用，而用过氧酸时，则会发生Baeyer-Villiger氧化。所以本试剂可方便地氧化。所以本试剂可方便地对这一结构的双键环氧化。对这一结构的双键环氧化。 （2）不与羰基共轭的烯键环氧化： 一、烃类化合物的氧化反应 OOOH2O2/C6H5CN/KHCO3/MeOH(54%)CH3COOOH(44%)OO（2）不与羰基共轭的烯键环氧化： 一、烃类化合物的氧化反应一、烃类化合物的氧化反应 有机过氧酸为环氧化剂有机过氧酸为环氧化剂 OCH3CH3m-ClC6H4COOOH/CHCl3(80%)CH3CH3（2）不与羰基共轭的烯键环氧化：

20、 一、烃类化合物的氧化反应 过氧酸氧化烯键，首先生成环氧化合物，但过氧酸氧化烯键，首先生成环氧化合物，但若反应条件选择不当，会进一步反应生成邻二若反应条件选择不当，会进一步反应生成邻二醇的酰基衍生物，再在碱的作用下，形成邻二醇的酰基衍生物，再在碱的作用下，形成邻二醇。酸性弱的过氧酸如三个芳香过氧酸（过氧醇。酸性弱的过氧酸如三个芳香过氧酸（过氧苯甲酸、单过氧邻苯二甲酸和间氯过氧苯甲酸苯甲酸、单过氧邻苯二甲酸和间氯过氧苯甲酸）较适合于合成环氧化合物。）较适合于合成环氧化合物。 （2）不与羰基共轭的烯键环氧化： 一、烃类化合物的氧化反应 2烯键氧化成1，2-二醇 (1)氧化成顺式氧化成顺式1，2-二

21、醇：二醇： 高锰酸钾作氧化剂高锰酸钾作氧化剂 (CH2)7COOHCH3(CH2)7CCHHKMnO4/H2O/NaOHpH12 ,10油酸的全羟基化油酸的全羟基化 (CH2)7COOHCH3(CH2)7HHCCOHOH(80%)一、烃类化合物的氧化反应 在烯烃全羟基化中用高锰酸钾氧化烯键是应在烯烃全羟基化中用高锰酸钾氧化烯键是应用较广泛的方法。反应反应条件十分重要，常用较广泛的方法。反应反应条件十分重要，常规的反应条件是用水或含水有机溶剂（丙酮、规的反应条件是用水或含水有机溶剂（丙酮、乙醇或叔丁醇等）作溶剂，加计算量低浓度（乙醇或叔丁醇等）作溶剂，加计算量低浓度（1%3%）的高锰酸钾，在碱性

22、条件下（）的高锰酸钾，在碱性条件下（pH为为12以上），低温反应。否则会引起双键以上），低温反应。否则会引起双键断裂，生成羧酸。由于不饱和酸在碱性溶液中断裂，生成羧酸。由于不饱和酸在碱性溶液中溶解，所以本法对不饱和酸的全羟基化最为适溶解，所以本法对不饱和酸的全羟基化最为适合，收率也高。高锰酸钾过量或者浓度提高都合，收率也高。高锰酸钾过量或者浓度提高都对进一步氧化有利。对进一步氧化有利。 一、烃类化合物的氧化反应 碘和羧酸银为氧化剂（Woodward 法） 由由1mol碘和碘和2mol醋酸银或苯甲酸银所组醋酸银或苯甲酸银所组成的试剂，称为成的试剂，称为Prevost 试剂，该试剂可氧试剂，该试剂

23、可氧化烯键成化烯键成1，2-二醇，产物结构随反应条件不二醇，产物结构随反应条件不同而异，当有水存在时（同而异，当有水存在时（Woodward 反应反应），得到顺式），得到顺式1，2-二醇的单酯，水解得顺式二醇的单酯，水解得顺式的的1，2-二醇；而在无水条件下（二醇；而在无水条件下（Prevost 反应）则得到反式反应）则得到反式1，2-二醇的双酯化合物。二醇的双酯化合物。 一、烃类化合物的氧化反应 该试剂的价值在于它的专一性，反应条件该试剂的价值在于它的专一性，反应条件温和。游离碘在所用的条件下，不影响分子中的温和。游离碘在所用的条件下，不影响分子中的其他敏感基团。其他敏感基团。 CH3CH3

24、OHOCH3H2O(60%)I2/AcOAg/AcOH/H2OOCCH3OHOH碘和羧酸银为氧化剂（Woodward 法） 一、烃类化合物的氧化反应 （2）氧化成反式1，2-二醇 过氧酸为氧化剂，过氧酸氧化烯键可过氧酸为氧化剂，过氧酸氧化烯键可生成环氧化合物，亦可形成生成环氧化合物，亦可形成1，2-二醇，二醇，这主要取决于反应条件。如环已烯用过这主要取决于反应条件。如环已烯用过氧甲酸溶液氧化，生成的环氧化合物立氧甲酸溶液氧化，生成的环氧化合物立即与甲酸作用得反式单酯，经水解得反即与甲酸作用得反式单酯，经水解得反式二醇。如：式二醇。如：OHOCHONaOHOHOH(65% 73%)HCOOOH一

25、、烃类化合物的氧化反应 （2）氧化成反式1，2-二醇 Prevost反应，以碘和羧酸银试剂，在无水反应，以碘和羧酸银试剂，在无水条件下，和烯键作用可获得反式条件下，和烯键作用可获得反式1，2-二醇的二醇的双羧酸酯，此反应为双羧酸酯，此反应为Prevost反应。反应。 HH(CH2)7COOHCH3(CH2)71)I2/AcOAg/PhH2)KOH/EtOH/H2OCH3(CH2)7(CH2)7COOHHHOHOH(75%)C CCC 生成的二酯水解得反式生成的二酯水解得反式1，2-二醇。本反应二醇。本反应条件温和，不会影响其它敏感基团。条件温和，不会影响其它敏感基团。 一、烃类化合物的氧化反应

26、 3烯键的断裂氧化 （1）用高锰酸钾氧化）用高锰酸钾氧化 最常用和最简单的将烯键断裂氧化成羰基化最常用和最简单的将烯键断裂氧化成羰基化合物或羧酸的方法是高锰酸钾法，如：合物或羧酸的方法是高锰酸钾法，如：C6H5CH CHC6H5Bu4NKMnO4/Pyr.t.PhCOOH(98%)一、烃类化合物的氧化反应 （2）用臭氧氧化分解 用臭氧氧化分解用臭氧氧化分解 这也是一个氧化断裂这也是一个氧化断裂烯键的常用方法。烯键的常用方法。 (90%)(85%)COOHCHOCOOHCHOCH3CO3H(CH3O)3POOOO3C。C。-5070一、烃类化合物的氧化反应 （三）苄位烃基的氧化 1氧化生成醇和酯

27、氧化生成醇和酯 H3COCH3Pb3O4/AcOH80 ,3hH3COCH2OCOCH3(60%)铅盐对苄位C-H键的酯化作用低于CAN 一、烃类化合物的氧化反应 （三）苄位烃基的氧化 1氧化生成醇和酯氧化生成醇和酯 /C6H5CH3C6H5CH2OCOCH3 (90%) CANAcOH100%硝酸铈铵对芳烃的苄位C-H键氧化有较好选择性 一、烃类化合物的氧化反应 （三）苄位烃基的氧化 1氧化生成醇和酯氧化生成醇和酯 H3COCH3Pb3O4/AcOH80 ,3hH3COCH2OCOCH3(60%)LTA是一个温和的氧化剂，且有很好的选择性 。一、烃类化合物的氧化反应 （三）苄位烃基的氧化 1

28、氧化生成醇和酯氧化生成醇和酯 以上所用的氧化剂都需要在无水的AcOH介质中进行反应，某些芳环化合物的结构中苄位碳原子上只有一个氢原子，则可以选择较强的氧化剂，且仅获得相应的单一的氧化物。 一、烃类化合物的氧化反应 2氧化生成醛 CH3CH3H3CH3CCH3CHOCAN/50%AcOH(定量）80120min,（1）硝酸铈铵（CAN）-甲苯氧化剂 一、烃类化合物的氧化反应 （三）苄位烃基的氧化 C。CH3CH3CrO3Ac2O/H2SO4CH(OCOCH3)2CH(OCOCH3)2H2SO4/H2OCHOCHO(52%)510C。（2） CrO3-Ac3O氧化剂 将芳环上甲基氧化成相应的芳香醛

29、二醋酐衍生物。该反应中，过量的醋酐与醛基成酯的速度大于氧化的速度。这是制备芳香醛的方法之一。 一、烃类化合物的氧化反应 OCH3CH3NO2OCH3CH3NO2H2O(50%)NO2CrO2Cl2CH3OCH3CrO2Cl2/CS2.C。105C。（3）铬酰氯作氧化剂 Etard反应 一、烃类化合物的氧化反应 3氧化形成酮 ArCH2CH3CAN/HNO3ArCCH3O(77%)9070min,CAN/HNO39030,Omin(76%)一、烃类化合物的氧化反应 4氧化形成羧酸 KMnO4/H2OCH3NO2Cl1001NO2ClCOOH(73.4%)COOHNa2Cr2O7/H2SO4/H2

30、OCH3(86%) NO2NO2 很多强氧化剂可氧化苄位甲基成相应的芳烃甲酸，常用的氧化剂有Na2Cr2O7、KMnO4、CrO3和稀硝酸等。 一、烃类化合物的氧化反应 （四）羰基活性烃基的氧化 1形成-羟酮 OPb(OAc)4OOORCH2OCH2OHCCH3CCH3RCRC水解 羰基位的活性烃基可被氧化成-羟酮。反应先在位上引入乙酰氧基（即形成酯），再经水解生成-羟酮，可用下式表示： 一、烃类化合物的氧化反应 如如3-乙酰氧基孕甾乙酰氧基孕甾-11，20-二酮在二酮在BF3存在时，可被氧化成存在时，可被氧化成3，21-二乙酰氧二乙酰氧基孕甾基孕甾-11，20-二酮，其收率过二酮，其收率过8

31、6%。 CH3OAcOC6H6/Et2O,BF3/Pb(OAc)425CH3OCAcO(86%)OAcOCO（四）羰基活性烃基的氧化 1形成- 羟酮 一、烃类化合物的氧化反应 （四）羰基活性烃基的氧化 2形成1，2-二羰基化合物 OOC CH3OSeO2/OC CHO(69% 72%) 只有当羰基邻位仅有一个可氧化的烃基，或者两个亚甲基处于相似（或对称）的位置时，这类氧化才有合成意义 一、烃类化合物的氧化反应 （四）羰基活性烃基的氧化 2形成1，2-二羰基化合物 OO/AcOHSeO2/OClCH2CHNCH2COOCH3NS(67%)OOHNSC C OCH3ClH2C C NO一、烃类化合

32、物的氧化反应 （五）烯丙位烃基的氧化 1用二氧化硒氧化 H2CC CCH3H3CHH3CH3CHCH3SeO2OHC C一、烃类化合物的氧化反应 案例：例抗肿瘤药喜树碱的合成案例：例抗肿瘤药喜树碱的合成 NONHOAcSeO2CH2CH3COOCH3CHCH2（五）烯丙位烃基的氧化 1用二氧化硒氧化 NONCH2OAcCHCOOCH3CH2CH3一、烃类化合物的氧化反应 案例分析：案例分析：当化合物中有多个烯丙位烃基存在时，氧化的选择当化合物中有多个烯丙位烃基存在时，氧化的选择规则是：规则是：氧化双键碳上取代基较多一边的烯丙位烃基，并且产物总是氧化双键碳上取代基较多一边的烯丙位烃基，并且产物总

33、是以以E-烯丙基醇或醛为主。在不违背上述规则条件下，氧化顺烯丙基醇或醛为主。在不违背上述规则条件下，氧化顺序是。当烯烃中有两个亚甲基时，则两个都被氧化，得两氧化序是。当烯烃中有两个亚甲基时，则两个都被氧化，得两氧化产物的混合物。当上述两规则有矛盾时，常遵循规则。产物的混合物。当上述两规则有矛盾时，常遵循规则。末端双键在氧化时，常会发生烯丙位重排，羟基引入末端。末端双键在氧化时，常会发生烯丙位重排，羟基引入末端。（五）烯丙位烃基的氧化 1用二氧化硒氧化 一、烃类化合物的氧化反应 （五）烯丙位烃基的氧化 2用CrO3-呲啶配合物（Collins试剂）和铬的其它配合物氧化 BzOPCCBzOO(89

34、%)(95%)OCollinsCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3试剂苯CH2Cl2r.t.,一、烃类化合物的氧化反应 二、醇类的氧化（一）伯醇、仲醇的氧化（一）伯醇、仲醇的氧化 1伯、仲醇被氧化成醛、酮伯、仲醇被氧化成醛、酮 2醇被氧化成羧酸醇被氧化成羧酸 （二）二元醇的氧化（二）二元醇的氧化 11,2二醇的氧化二醇的氧化 21,3-二醇的氧化二醇的氧化 31，n-二醇的氧化（二醇的氧化（n4） （一）伯醇、仲醇的氧化1伯、仲醇被氧化成醛、酮 (83% 85%)O55OHNaCr2O7/H2SO4/H2O（1）用铬的化合物氧化 二、醇类的氧化(70% 84%)CH3(CH2)5C

35、H2CHO25CrO3(Py)2/CH2Cl2CH3(CH2)5CH2OH1伯、仲醇被氧化成醛、酮 用作氧化醇的铬化合物是铬酐、重铬酸盐、铬酐-呲啶配合化合物（Collins试剂）、氯铬酸呲啶盐（PCC）等，这些试剂都需要在酸性条件下进行反应，它们是使伯醇氧化成醛，仲醇氧化成酮的最普通的氧化方法。二、醇类的氧化1伯、仲醇被氧化成醛、酮 (100%)CHOHNCONKMO4（2）用锰的化合物氧化 KMnO4OCCHNN二、醇类的氧化v案例：抗抑郁药盐酸齐美定的中间体案例：抗抑郁药盐酸齐美定的中间体3-吡吡啶基啶基-4-溴苯基甲酮的制备溴苯基甲酮的制备 1伯、仲醇被氧化成醛、酮 NOHHBrMnO

36、2/CH2Cl2回流，10hBrNO(75%)二、醇类的氧化v案例分析：抗抑郁药盐酸齐美定的中间体案例分析：抗抑郁药盐酸齐美定的中间体3-吡吡啶基啶基-4-溴苯基甲酮的制备中用二氧化锰氧化溴苯基甲酮的制备中用二氧化锰氧化醇为酮，有较好的收率，但由于吡啶环的影响醇为酮，有较好的收率，但由于吡啶环的影响，反应需要加热回流，反应需要加热回流10h.1伯、仲醇被氧化成醛、酮 二、醇类的氧化1伯、仲醇被氧化成醛、酮 (66%)OOOONNMnO2苯30， 2hCHOH3CCH2OHH3C 还有就是利尿药盐酸西氯他宁的中间体的制备使用了活性二氧化锰。 二、醇类的氧化1伯、仲醇被氧化成醛、酮 (75%)OA

37、g2CO3H3COONCH3HHCH3NOHOH3CO苯,回流(90%)OAcOCH3H NNOOOONNHCH3OHOOAcDMSO-DCC/H3PO4r . t.OHC（3）用碳酸银氧化 二、醇类的氧化1伯、仲醇被氧化成醛、酮 (90%)OAcOCH3H NNOOOONNHCH3OHOOAcDMSO-DCC/H3PO4r . t.OHC（4）用二甲基亚砜（DMSO）氧化 OHHCH3OOCNNDMSO Ac2O/CH3OOCHO(80%85%)二、醇类的氧化1伯、仲醇被氧化成醛、酮 RRHOAlOCH(CH3)2CHOOHCCH3CH3RCOCH3CH3CHR（5） Oppenauer氧化

38、法 二、醇类的氧化1伯、仲醇被氧化成醛、酮 OCH3CO案例：Al(O-i-Pr)3H3CHOOC/环酮二、醇类的氧化1伯、仲醇被氧化成醛、酮 案例分析： Oppenauer氧化法已被广泛地应用于甾醇的氧化，特别是将烯丙位的仲醇氧化成可被氧化成,-不饱和酮，对其他基团无影响，但在甾醇氧化反应中常常有双键的移位，以生成,位的共轭酮。分子中含有不饱和键或其他对酸敏感的官能团的化合物，用此法较为合适。反应必须在无水的介质中进行，避免叔丁醇铝或异丙醇铝水解，导致反应失败。 二、醇类的氧化2醇被氧化成羧酸 CH3CH2COOHCrO3/H2SO4/H2OCH3CH2CH2OH(65%)OAcOOAcOA

39、cOAcOOHOOH(65%)COOHO， 20h50OOCH2OHCH2OAcAc2O/PyCrO3/AcOH/Ac2O6070CHCH2OHKMnO4/H2O/NaOHCOONaCH(84%)H3CH3CH3CH3C二、醇类的氧化（二）二元醇的氧化11，2二醇的氧化 HORRHORCHOPb(OAc)4CCHROCRRHOBOOH2O HIO41mol HIO4BBOHOOHOHOHHO但HHOO(-)二、醇类的氧化21，3-二醇的氧化 OHOCH3CHCH2CH2OHAg2CO32hCH3CCH2CH2OH，苯(80%),2hCrO3/H2SO4/H2O/CH2Cl2OHOOHO-50(

40、65%80%)二、醇类的氧化（二）二元醇的氧化31，n-二醇的氧化（n4） OHOHHOCH3OCH3CH3OHO200CuCrO4，1.5h3h(90%95%)OCOOHHOOHNNOHHOOHOHK4Fe(CN)4/NaHCO395%三、醛、酮的氧化（一）醛的氧化 2Dakin反应 OHOHOHOHCHOC6H5COOHOCHO(81%)HOOC6H5OHHOH3CHOOCOHC6H5OH2O2/NaOH三、醛、酮的氧化（二）酮的氧化 OHOOOH30 % H2O2r.t.,1hH2O2%30O/HClOOHOHO O(90%)(62%)r.t.,1hp-CH3OC6H4COCOC6H5,

41、12h89SeO2/70% AcOHSeO2/diox /H2Op-CH3OC6H4COCH2C6H5,5 6h(83%)回流三、醛、酮的氧化（二）酮的氧化 r.t.,1h(62%)(90%)OOOHOOHHCl/O30% H2O2r.t.,1hH2O2%30OHOOOH案例分析： 环己酮，在中性和弱碱性条件下氧化成1,1-二羟基双环己基过氧化物衍生物，而在酸性条件，如HCl的催化下，生成另一种氧化物1-羟基-1-氢过氧双环己基过氧化物。 三、醛、酮的氧化返回本节返回本节四、芳烃的氧化四、芳烃的氧化v（一）芳烃的氧化开环（一）芳烃的氧化开环v（二）氧化成醌（二）氧化成醌v（三）芳环酚羟基化（三

42、）芳环酚羟基化四、芳烃的氧化四、芳烃的氧化（一）芳烃的氧化开环 芳烃基苄位碳氢键易被氧化，但当芳环上连芳烃基苄位碳氢键易被氧化，但当芳环上连有供电基团，如氨基、羟基时，苯环易被氧化有供电基团，如氨基、羟基时，苯环易被氧化，故这类氧化反应对苯的衍生物没有合成意义，故这类氧化反应对苯的衍生物没有合成意义。而稠环和稠杂环被氧化时，被氧化的常是苯。而稠环和稠杂环被氧化时，被氧化的常是苯环，故用高锰酸钾可合成某些邻二甲酸或杂环环，故用高锰酸钾可合成某些邻二甲酸或杂环邻二甲酸。如：邻二甲酸。如：NNKMno4/H2ONNCOOHCOOH(75%-77%)四、芳烃的氧化四、芳烃的氧化（二）氧化成醌 另外许多

43、氧化剂都可将芳烃氧化成醌，在选择另外许多氧化剂都可将芳烃氧化成醌，在选择不同氧化剂时，要与所氧化的芳烃的氧化态相适不同氧化剂时，要与所氧化的芳烃的氧化态相适应。大致的原则是芳烃的氧化态越高，则选择的应。大致的原则是芳烃的氧化态越高，则选择的氧化剂强度（或氧化能力）应越弱和越温和，这氧化剂强度（或氧化能力）应越弱和越温和，这样才能得到收率较好的醌。当芳环上连有供电子样才能得到收率较好的醌。当芳环上连有供电子基团（如氨基、羟基）时，芳环易被氧化成醌类基团（如氨基、羟基）时，芳环易被氧化成醌类化合物。如维生素化合物。如维生素E E中间体的制备：中间体的制备：NH2 HClClHH2NNa2Cr2O7

44、/H2SO4OO四、芳烃的氧化四、芳烃的氧化（三）芳环酚羟基化 ElbsElbs氧化是在芳环上引入酚羟基的主要方法，氧化是在芳环上引入酚羟基的主要方法，即过二硫酸钾在冷碱溶液中氧化酚类，在原有酚羟即过二硫酸钾在冷碱溶液中氧化酚类，在原有酚羟基的邻对位引入酚羟基，反应一般发生在酚羟基的基的邻对位引入酚羟基，反应一般发生在酚羟基的对位，对位有取代基时，则在邻位氧化，例如：对位，对位有取代基时，则在邻位氧化，例如：OHK2S2O8/NaOHOHOSO3KH2O/H+OHOH四、芳烃的氧化四、芳烃的氧化C F3C O O O H /B F3/C H2C l2O H(88% ) 在酸催化下，用过氧化物（

45、如过氧化氢、过氧在酸催化下，用过氧化物（如过氧化氢、过氧化醚、过氧酸、过氧碳酸酯）将芳烃氧化成酚，化醚、过氧酸、过氧碳酸酯）将芳烃氧化成酚，也叫酚羟基化反应。如在三氟化硼存在下，过氧也叫酚羟基化反应。如在三氟化硼存在下，过氧化三氟乙酸是氧化芳烃较为有效的试剂，它能将化三氟乙酸是氧化芳烃较为有效的试剂，它能将均三甲苯氧化成均三甲苯氧化成2,4,6-2,4,6-三甲基苯酚，将甲苯氧化三甲基苯酚，将甲苯氧化成邻甲苯酚，但用于氧化苯时，仅得少量的酚。成邻甲苯酚，但用于氧化苯时，仅得少量的酚。如：如：（三）芳环酚羟基化NaBrO3/CF3COOOHOH(66%)一、催化氧化 催化氧化就是在催化剂存在下，

46、用空气催化氧化就是在催化剂存在下，用空气或氧气对有机化合物进行氧化的反应。为了提或氧气对有机化合物进行氧化的反应。为了提高催化氧化的选择性并加快反应速度，常选用高催化氧化的选择性并加快反应速度，常选用适宜的催化剂。适宜的催化剂。 催化氧化分为液相催化氧化和气相催化催化氧化分为液相催化氧化和气相催化氧化两大类。氧化两大类。 液相催化氧化时，将空气或氧气通入作液相催化氧化时，将空气或氧气通入作用物与催化剂的溶液或悬浮液中反应。用物与催化剂的溶液或悬浮液中反应。 气相催化氧化时，将作用物在气相催化氧化时，将作用物在400600汽化，与空气或氧气混合后，通过灼热汽化，与空气或氧气混合后，通过灼热的催化

47、剂使它们反应。的催化剂使它们反应。 第四节、催化氧化第四节、催化氧化v一、催化氧化一、催化氧化v二、生物氧化二、生物氧化（一）液相催化氧化液相催化氧化常用的催化剂：液相催化氧化常用的催化剂： 钴盐（醋酸钴、丁酸钴、环烷酸钴等）、锰盐钴盐（醋酸钴、丁酸钴、环烷酸钴等）、锰盐（醋酸锰等）、铜盐、铂（醋酸锰等）、铜盐、铂-炭、氧化铬等。炭、氧化铬等。 液相催化氧化中，由于只使用空气或氧气及少量催化剂，不消耗化学氧化剂，所以比化学氧化法经济。其反应温度较气相催化氧化低，一般在100200之间，反应压力亦不太高。 液相催化氧化的选择性也较好，可使反应停留在中间阶段，因此常用于制备有机过氧化物和机酸。一、

48、催化氧化 （一）液相催化氧化 对硝基苯乙酮是合成氯霉素的重要中间体，对硝基苯乙酮是合成氯霉素的重要中间体，它是由对硝基乙苯经液相空气氧化制得。它是由对硝基乙苯经液相空气氧化制得。 O2O2NCH2CH3硬脂酸钴，醋酸锰CH3OCO2N一、催化氧化 该反应分为三个阶段该反应分为三个阶段 1开始反应阶段（亦称诱导期）开始反应阶段（亦称诱导期） 该阶段主要是生成对硝基乙苯该阶段主要是生成对硝基乙苯-游离基（游离基（1）。）。游离基的形成需要能量。因此，在开始反应阶段需将游离基的形成需要能量。因此，在开始反应阶段需将对硝基乙苯加热，以供给能量使产生游离基，加入催对硝基乙苯加热，以供给能量使产生游离基，

49、加入催化剂硬脂酸钴有利于加速游离基的产生并降低反应温化剂硬脂酸钴有利于加速游离基的产生并降低反应温度。度。 （一）液相催化氧化CH3CH2CH3O2NO2O2NCH(1)引发一、催化氧化 2连锁反应阶段 游离基与氧分子反应生成对硝基乙苯游离基与氧分子反应生成对硝基乙苯-过氧过氧游离基。对硝基乙苯游离基。对硝基乙苯-过氧游离基（过氧游离基（2）再与另）再与另一分子对硝基乙苯作用生成对硝基乙苯一分子对硝基乙苯作用生成对硝基乙苯-氢过氧氢过氧化物（化物（3），后者重复上述反应，使连锁反应连），后者重复上述反应，使连锁反应连续地进行下去。续地进行下去。 CH3O2O2NCHOOCH3O2NCHOOCH

50、2CH3O2NCH3O2NCHOOHCH3O2NCHCH3O2NCH(3)(2)一、催化氧化 3氢过氧化物分解阶段 在连锁反应阶段生成的氢过氧化物在催化剂作在连锁反应阶段生成的氢过氧化物在催化剂作用下分解，生成对硝基苯乙酮。这样，由于氢过用下分解，生成对硝基苯乙酮。这样，由于氢过氧化物不断地生成和分解，使连锁反应连续不断氧化物不断地生成和分解，使连锁反应连续不断地进行。地进行。 CH3O2NCHOOHO2NCOCH3H2O 在上述反应系统中，若游离基相互结合就会使连锁反应在上述反应系统中，若游离基相互结合就会使连锁反应中断。中断。一、催化氧化 CH3O2NCHOOHCH3O2NCHOOHCH3