1、第七章 氧化反應第一節、概第一節、概 述述定義定義: 狹義，加氧去氫狹義，加氧去氫 廣義：廣義：失去電子或電子轉移，使失去電子或電子轉移，使c上電子云降低上電子云降低無機化學中：無機化學中：有機化學中：有機化學中：無明顯的電子得失無明顯的電子得失一、概念一、概念廣義的氧化反應：廣義的氧化反應：氧化數升高的反應氧化數升高的反應狹義的氧化反應：狹義的氧化反應：得到氧或失去氫的反應得到氧或失去氫的反應得氧得氧失氫失氫 二、氧化反應類型二、氧化反應類型 化學氧化反應化學氧化反應: : 在化學氧化劑的直接作用完成的氧化反應。在化學氧化劑的直接作用完成的氧化反應。 化學氧化劑化學氧化劑: : 無機氧化劑無

2、機氧化劑 (kmno(kmno4 4,k,k2 2crcr2 2o o7 7,h,h2 2o o2 2等等) ) 有機氧化劑有機氧化劑( (異丙醇鋁異丙醇鋁, ,四醋酸鋁四醋酸鋁, ,過酸等過酸等) ) 催化氧化：催化氧化： 在催化劑存在下在催化劑存在下, ,使用空氣或氧氣實現的氧化使用空氣或氧氣實現的氧化反應。反應。生物氧化：生物氧化： 在微生物作用下進行的氧化反應在微生物作用下進行的氧化反應 。 ch3o2nna2cr2o7,h2so4140度，30mincooh (86.5%)o2nnch3kmno4,h2o80-90度hclncooh(81-91%)三、氧化反應在藥物合成中的應用三、氧

3、化反應在藥物合成中的應用 通過氧化反應通過氧化反應, ,可以合成很多藥物中間體及藥物可以合成很多藥物中間體及藥物, ,氧化反應在藥物合成中應用廣泛。氧化反應在藥物合成中應用廣泛。（局麻藥普魯卡因procaine中間體）（維生素類藥煙酸nicotinicacid）第二節第二節 常用無機氧化劑常用無機氧化劑一一 、 錳化合物錳化合物( (一一) )、(kmno(kmno4 4) )高錳酸鹽高錳酸鹽強氧化劑強氧化劑 常用常用kmnokmno4 4, ,氧化范圍廣泛氧化范圍廣泛, ,且可在酸性且可在酸性, ,堿性堿性, ,及中性介及中性介質中作用質中作用, ,介質不同介質不同, ,氧化能力不同氧化能力

4、不同, ,以酸性條件下氧化能力以酸性條件下氧化能力最強。但最強。但kmnokmno4 4的氧化反應常在堿性或中性條件下進行的氧化反應常在堿性或中性條件下進行( (因因酸性介質中酸性介質中, ,可選用可選用mnomno2 2, ,或或kcrkcr2 2o o7 7, ,反應易控制反應易控制, ,而且更經而且更經濟濟),),反應為：反應為： 2kmno4 + h2o 2 mno2 + 2koh + 3o 1. 1.烯烴的氧化烯烴的氧化烯烴ccrrhrkmno4(冷或熱）kmno4,h(熱或濃）ccoh ohco + rrrcoho（可用于藥物合成中）kmnokmno4 4可氧化可氧化: : 烯烴烯

5、烴, ,醇醇, ,醛醛, ,酮酮, ,芳烴側鏈及稠環的裂化氧化。芳烴側鏈及稠環的裂化氧化。 適合于不飽和酸的全羥基化，得順式適合于不飽和酸的全羥基化，得順式1 1，2-2-二醇二醇，收率高。，收率高。 反應反應a a介質介質, ,可用丙酮可用丙酮, ,中性水溶液中性水溶液, ,硫酸鎂溶液硫酸鎂溶液, ,乙醇溶液乙醇溶液以及堿性水溶液。以及堿性水溶液。 egeg： 醋酸去炎松醋酸去炎松12345678910kmno4,h2o,hgso4ohohohohchoofch2oacokmno4,ch3coch3,hcooh0度以下choofch2oacoohoh(90%)2.2.醇的氧化醇的氧化 rch

6、2ohchohrrcohrrrkmno4roohcorr不氧化羧酸在堿性條件下，高錳酸鉀氧化伯醇成酸，產品單一。在堿性條件下，高錳酸鉀氧化伯醇成酸，產品單一。高錳酸鉀氧化仲醇成酮，酮經烯醇化可進一步氧化成高錳酸鉀氧化仲醇成酮，酮經烯醇化可進一步氧化成羧酸的混合物，羧酸的混合物， 鎮靜催眠藥溴米索伐鎮靜催眠藥溴米索伐中間體中間體 抗菌藥羧芐青霉素抗菌藥羧芐青霉素中間體中間體chch2ch2ohh3ch3ckmno450-70度chch2cookh3ch3c h2so4 ph 2-3chch2coohh3ch3cch3ch2chch2ohch2ch3kmno4,h2o,naoh20-40度ch3c

7、h2coonach2ch3ch3ch2coohch2ch3 仲醇氧化成羧酸產物復雜仲醇氧化成羧酸產物復雜, ,無合成價值。只有當氧化產物無合成價值。只有當氧化產物酮的羰基酮的羰基-上無上無h h時時, ,才可得高收率酮才可得高收率酮 。 egeg：4-吡啶基苯基甲醇吡啶基苯基甲醇 4-苯甲酰基吡啶苯甲酰基吡啶 加羧酸或鎂鹽以除去反應中生成的堿加羧酸或鎂鹽以除去反應中生成的堿, ,也可得高收率酮。也可得高收率酮。egeg：chohnkmno4conchch3chch3ohohkmno4,mg(no3)2cch3cch3oo(66%)3.3.醛、酮的氧化醛、酮的氧化 醛醛 羧酸羧酸 酮一般不易被氧

8、化酮一般不易被氧化, ,在強氧化條件下在強氧化條件下, ,發生發生c-cc-c斷裂生成斷裂生成羧酸羧酸, ,少有合成價值。某些結構的環酮氧化斷裂時少有合成價值。某些結構的環酮氧化斷裂時, ,只生成只生成一種產物一種產物, ,可用于合成可用于合成 。okmno4,hch2coohch2ch2cooh4.4.芳烴芳烴抗瘧疾藥米帕林中間體抗瘧疾藥米帕林中間體 局麻藥甲呱卡因中間體局麻藥甲呱卡因中間體 若分子內含有酚羧基和氨基若分子內含有酚羧基和氨基, ,不能采用不能采用kmnokmno4 4氧化氧化, ,因為這些因為這些基團易于氧化基團易于氧化 。ch3clclkmno4,py70度，5hhclco

9、ohclclnch3kmno4,h2o70-90度hclncooh芳烴側鏈無論鏈多長芳烴側鏈無論鏈多長, ,只要有只要有a-h a-h 存在存在, ,氧化后得到氧化后得到苯甲苯甲酸類化合物酸類化合物, ,藥物合成中常用。藥物合成中常用。eg：5.5.稠環化合物的氧化稠環化合物的氧化稠環化合物經稠環化合物經 kmnokmno4 4氧化氧化, ,部分芳環開環部分芳環開環 。（氧化發生在（氧化發生在e密度比較高的環上）密度比較高的環上） no2kmno4,h2ono2coohcoohch3kmno4oh-coohcooh以上兩個反應中雜環穩定以上兩個反應中雜環穩定 nphkmno4,naohnphc

10、oohcoohnnkmno4,h2onncoohcooh( (二二) )、二氧化錳、二氧化錳該反應條件該反應條件溫和溫和，常在，常在室溫室溫下進行。下進行。常用的溶劑有水、苯、石油醚、氯仿、二氯甲烷、乙醚、丙常用的溶劑有水、苯、石油醚、氯仿、二氯甲烷、乙醚、丙酮等。反應時，將活性酮等。反應時，將活性mnomno2 2懸浮于溶液中，加入要氧化的醇，懸浮于溶液中，加入要氧化的醇，室溫下攪拌，過濾，濃縮即可。室溫下攪拌，過濾，濃縮即可。1 1）活性）活性mno2氧化不飽和醇成不飽和醛、酮，氧化不飽和醇成不飽和醛、酮，伯醇氧化成醛伯醇氧化成醛，仲醇氧化成酮仲醇氧化成酮，氧化時雙鍵構型不受影響，氧化時雙

11、鍵構型不受影響。ch3chcch3chch3ohmno2 c5h1225oc,12hch3chcch3coch3chomno2 , c5h12ohch225oc ,7d2 2）二氧化錳和硫酸的混合物）二氧化錳和硫酸的混合物氧化性溫和，可用水為溶劑。氧化性溫和，可用水為溶劑。ch3mno2+ h2so4cho芳烴側鏈。氧化生成醛。芳烴側鏈。氧化生成醛。芳胺。氧化成醌。芳胺。氧化成醌。nh2mno2+ h2so4ch3ooch3二、鉻化合物二、鉻化合物兩種形式兩種形式: :重鉻酸鹽和三氧化鉻重鉻酸鹽和三氧化鉻( (鉻解鉻解) ) (na (na2 2crcr2 2o o7 7在水中溶解度比在水中溶

12、解度比k k2 2crcr2 2o o7 7 大大, ,較常用較常用) ) 氧化反應氧化反應: : na2cr2o7 + 4h2so4 na2so4 + cr2(so4)3 + 4h2o + 3o三氧化鉻的制備三氧化鉻的制備: : na2cr2o7 + h2so4 na2so4 + 4h2o + cro3（一）、鉻酸（一）、鉻酸強氧化劑強氧化劑 氧化形式有氧化形式有: na: na2 2crcr2 2o o7 7-h-h2 2soso4 4-h-h2 2o o ； crocro3 3-h-h2 2o-ho-h2 2soso4 4 有時加入有時加入hac hac 助鉻酐解聚助鉻酐解聚 鉻酸氧化劑

13、顯橘紅色鉻酸氧化劑顯橘紅色, ,氧化后變為氧化后變為crcr3+3+顯綠色顯綠色, ,由此控制由此控制 反應反應, ,判斷終點。判斷終點。1 1、醇的氧化、醇的氧化鉻酸氧化仲醇生成酮比由伯醇制備醛鉻酸氧化仲醇生成酮比由伯醇制備醛的收率好，尤其適用的收率好，尤其適用于一些水溶度較小的酮的制備；若加入于一些水溶度較小的酮的制備；若加入mnmn2+2+，則可以減少，則可以減少副反應，收率更好。副反應，收率更好。伯醇生酸，仲醇生酮。伯醇生酸，仲醇生酮。eg：ohna2cr2o7,h2so4,h2o55度o（83-85%）chc6h13ch3ohna2cr2o7,h2so4,h2o100度chc6h13

14、ch3o（92-96%） 若醇分子中存在由易氧化基團若醇分子中存在由易氧化基團, ,鉻酸氧化采用瓊斯改良方法鉻酸氧化采用瓊斯改良方法 ( (瓊斯試劑瓊斯試劑, ,即即26.7gcro26.7gcro3 3 溶于溶于 23ml23ml濃濃h h2 2soso4 4 中中, ,加水稀釋到加水稀釋到100 ml)100 ml)將瓊斯試劑在將瓊斯試劑在0 02020度滴加到被氧化醇的丙酮溶液中度滴加到被氧化醇的丙酮溶液中進行氧化進行氧化 瓊斯試劑的特點瓊斯試劑的特點: :有選擇性有選擇性, ,反應緩和反應緩和, ,分子中的分子中的不受影響不受影響, ,反應迅速反應迅速, ,收率好收率好, , cccc

15、chh3cohcoch3cro3,h2so4,h2och3coch3ch3ccoch3o(97%)eg：h3cohh3ch3ccro3,h2so4,h2o,ch3coch3h3coh3ch3c（79%）hococh3cro3,h2so4,h2o,ch3coch30-20度ococh3（89%）2 2、醛的氧化、醛的氧化 醛易被鉻酸氧化為醛易被鉻酸氧化為rcooh ,rcooh ,一般不作為合成方法一般不作為合成方法, ,僅用于少數制備。僅用于少數制備。 egeg： （90%90%） 消炎鎮痛藥布洛芬消炎鎮痛藥布洛芬ochona2cr2o7,h2so4,h2o100度ocooh（75%）chch

16、och2ch3chch3ch3na2cr2o7,h2so4,h2ochcoohch2ch3chch3ch33 3、芳烴側鏈的氧化、芳烴側鏈的氧化ch3o2nna2cr2o7,h2so4,h2ocooho2n(82-87%)c8h17cro3,hoac,h2so4,h2ocooh不論芳核側鏈有多長，氧化都發生在不論芳核側鏈有多長，氧化都發生在芐位碳氫鍵芐位碳氫鍵上。上。 若芳烴上有若芳烴上有-oh -oh 或或-nh-nh2 2 , ,須加保護須加保護, ,否則會氧化為醌類。否則會氧化為醌類。 egeg： 若環上存在兩個若環上存在兩個-oh -oh 或或-nh-nh2 2, ,則芳環比側鏈更容易

17、氧化。則芳環比側鏈更容易氧化。na2cr2o7,h2so4,h2onh2ch3och3och3ch3nh2.hclnh2.hclch3na2cr2o7,h2so4 30度ch3ch3oo4 4、多環芳烴的氧化、多環芳烴的氧化nh2ohna2cr2o7,h2so4h2o,40-45度oocro3,hac,h2ort 過夜oo(二二) 三氧化鉻三氧化鉻吡啶絡合物吡啶絡合物 沙瑞特試劑沙瑞特試劑:1:1份份crocro3 3 緩慢加入緩慢加入1010份吡啶中份吡啶中( (次序不能顛次序不能顛倒倒, ,否則引起燃燒否則引起燃燒),),升溫至升溫至3030度度, ,得黃色絡合物得黃色絡合物. . 康福思

18、改進方法康福思改進方法: : 先將先將crocro3 3 溶于水溶于水(1:1),(1:1),逐漸將逐漸將crocro3 3 水溶液加至水溶液加至1010分量的吡啶中分量的吡啶中, ,攪拌并冰凍冷卻攪拌并冰凍冷卻.(.(減少了制備減少了制備sarret sarret 試劑的潛在危險試劑的潛在危險) ) 應用應用: : 用于對酸敏感的底物的氧化用于對酸敏感的底物的氧化, ,能將能將1 1度度,2,2度度 醇及醇及烯丙位亞甲基氧化為醛或酮烯丙位亞甲基氧化為醛或酮, ,對分子中存在的對分子中存在的c = c , c = c , 縮醛縮醛, ,縮酮縮酮, ,環氧基和硫醚無影響環氧基和硫醚無影響. .1

19、.1.芐醇的芐醇的-ch2oh氧化為氧化為醛基醛基2.2.,不飽和醇及烯位亞甲基氧化為不飽和醇及烯位亞甲基氧化為rcho 或或酮酮, ,雙鍵不雙鍵不受影響受影響 chchch2ohcro3,pyrtchchcho (81%)cro3,pyo(60%)ch2ohcro3,pycho (63%)3. 3. 羰基羰基-co-, ,分子內同時存在的對羧敏感的基團分子內同時存在的對羧敏感的基團( (環氧基等環氧基等) ) 無影響無影響ohococh3oococh3cro3py三、過氧化物氧化劑三、過氧化物氧化劑 過氧化氫俗稱雙氧水，是一種環合型的氧化劑。過氧化氫俗稱雙氧水，是一種環合型的氧化劑。（1 1

20、）烯烴環氧化：）烯烴環氧化：堿性堿性條件下選擇性氧化條件下選擇性氧化,- -不飽和醛和酮的不飽和醛和酮的雙鍵生成環氧化物雙鍵生成環氧化物制備環氧化物制備環氧化物的常用方法。的常用方法。hoooc c cohooccchooc c c o 如異佛爾酮在如異佛爾酮在naoh甲醇溶液中與甲醇溶液中與h2o2作用，生成異佛爾作用，生成異佛爾酮環氧化合物。酮環氧化合物。ococh3ch3ch3h2o2/naoh/ch3oh1520och3ch3ch3o(3)過氧化氫在過氧化氫在酸性酸性條件下烯烴的二羥基化：生成反式鄰二醇條件下烯烴的二羥基化：生成反式鄰二醇 ccoocchhch3coocchoch3co

21、oh2oohcchoohocohh2o2h+/roohoh-h2oohoh(2)(2)氧化芳香醛、酮氧化芳香醛、酮 在芳香醛中，當羰基的鄰、對位有羥基等供電子基團時，在芳香醛中，當羰基的鄰、對位有羥基等供電子基團時，與堿性溶液的與堿性溶液的h2o2反應，醛基經甲酸酯階段，最后轉化成反應，醛基經甲酸酯階段，最后轉化成羥基羥基的反應。的反應。ohohohohchoc6h5coohocho第三節第三節 有機氧化劑有機氧化劑一一. . 歐芬腦爾氧化反應歐芬腦爾氧化反應 1 1。或或2 2。醇在異丙醇鋁醇在異丙醇鋁( (或叔丁醇鋁或叔丁醇鋁) )的催化下的催化下, ,用過量酮用過量酮( (丙酮或環己酮丙

22、酮或環己酮) )作為氫的接受體作為氫的接受體, ,可被氧化成相應的羰基化合可被氧化成相應的羰基化合物物, ,稱為歐芬腦爾氧化反應稱為歐芬腦爾氧化反應. .該反應有良好的選擇性該反應有良好的選擇性, ,僅將醇氧化成醛或酮僅將醇氧化成醛或酮, ,而對而對 ，-x -x 無影響無影響. . chohr1r2coch3ch3+aloch(ch3)23chor1r2choch3ch3+cc（一）反應條件（一）反應條件該反應為可逆反應該反應為可逆反應, ,逆反應為逆反應為mearweinponndorfverley 還原反應還原反應. . 加過量酮加過量酮(1:20)(1:20)使反應右移使反應右移, ,

23、在無水條件下進行在無水條件下進行, ,以避免異丙以避免異丙醇鋁水解醇鋁水解; ;為提高反應溫度為提高反應溫度, ,選用苯或甲苯做為溶劑。選用苯或甲苯做為溶劑。（二）應用（二）應用1 1、 2 2。醇的氧化醇的氧化，-不飽和醇氧化成不飽和醇氧化成 ，不飽和酮不飽和酮, ,分子中其他分子中其他ohoh 也可被氧化。也可被氧化。孕甾烯醇酮孕甾烯醇酮 黃體酮黃體酮hocoh3caloch(ch3)23 tol,0.5h 回流coh3cohoohch3aloch(ch3)23110-120度，1.5hoohch3hoc6h5ohaloch(ch3)23 回流c6h5oo 甲基雄烯二醇甲基雄烯二醇 甲基睪

24、丸素甲基睪丸素 rcooohrcooho(ch3co)2o + h2o2hch3co3h + ch3cooh 過氧乙酸2、 1。醇的氧化二. 有機過氧酸 rcooh含過氧鍵含過氧鍵( (o oo o ), ),酸性比相應的有機酸弱酸性比相應的有機酸弱, ,因酸位成環因酸位成環, ,難電離難電離. . 過酸不穩定過酸不穩定, ,久置易分解久置易分解, ,故常新鮮制備故常新鮮制備, ,多由相應酸或酸酐經多由相應酸或酸酐經h h2 2o o2 2 氧化而得氧化而得 hcooh + h2o2hhco3h + h2o過氧甲酸(cf3co)2o + 2h2o22cf3co3 + h2o三氟過氧乙酸cooh

25、+ h2o2ch3so3hco3h+ h2o過氧苯甲酸cho+ o2co3hccrco3hccohrcoohccohocorhccohohcoohcoohcoohclcooh1 1、烯烴得環氧化、烯烴得環氧化酸性強的過酸酸性強的過酸, ,如如cfcf3 3cooh cooh 和和hcooh hcooh 等等, ,直接得到鄰二醇直接得到鄰二醇2. 2. 烯烴的鄰二羥基化烯烴的鄰二羥基化 同上同上3. 3. 酮的氧化酮的氧化 （baeyerbaeyervilligervilliger反應）反應）等反應后得環氧化合物等反應后得環氧化合物pb3o4 + 8hoacpb(oac)4 + 2pb(oac)2 + 4h2o4ac2o + 4h2o8hoac三. 四