拓展知識1：化學氧化技術主要內容一、錳化合物氧化劑二、鉻化合物氧化劑三、過氧化物氧化劑四、其它氧化劑一、錳化合物氧化劑1．高錳酸鉀高錳酸鉀是一種強氧化劑。不論在酸性、中性或是堿性條件下均能起氧化作用。在中性或堿性介質中，錳由Mn+7被還原成Mn+4；在酸性介質中，錳由Mn+7被還原成Mn+2。所以，在酸性介質中的氧化能力強。氧化反應通常在水中進行，若被氧化物難溶于水，可用丙酮、吡啶、冰乙酸等有機溶劑。1．活性二氧化錳該反應條件溫和，常在室溫下進行；若反應緩慢，可加熱回流，收率均較高。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MnO2懸浮于溶液中，加入要氧化的醇，室溫下攪拌，過濾，濃縮即可。活性MnO2氧化不飽和醇成不飽和醛、酮，氧化時雙鍵構型不受影響。

應用：活性MnO2是較緩和的選擇性氧化劑，主要用來氧化α，?-不飽和醇或芐醇，制備相應的醛或酮。1．活性二氧化錳2．CrO3-呲啶配合物及Collins試劑將CrO3加到過量吡啶（質量比CrO3：吡啶=1：10）中即形成CrO3-吡啶配合物的吡啶溶液。氧化伯、仲醇為醛、酮，效果好，對酸敏感的官能團沒有影響。應用：避孕藥去氧孕烯的合成工藝過程注意事項：①反應器和原料無水；②氮氣保護下反應；③滴加被氧化物的二氯甲烷溶液；④室溫反應；⑤反應結束后用硅藻土過濾，濾液用飽和的亞硫酸氫鈉洗滌，無水硫酸鈉干燥。Collins試劑將CrO3-吡啶配合物（CrO3?2py）從吡啶中分離出來，干燥后再溶于二氯甲烷。無水條件下使用，氧化伯、仲醇，可得收率較高的醛、酮，對雙鍵、縮醛（酮）、環氧、硫醚等均無影響。3.過氧化物氧化劑1．過氧化氫2．有機過氧酸（1）過氧化氫烯烴環氧化堿性條件下，制備環氧化物應用舉例氫化可的松中間體的合成地塞米松中間體的合成（1）過氧化氫烯烴的二羥基化酸性條件下，得反式二醇（2）有機過氧酸烯烴環氧化過氧酸的環氧化有高度立體選擇性，在反應過程中原烯烴的構型不變，即順式加成（因過氧酸只能從雙鍵平面任一側進行親電進攻），與烯烴分子構型無關。（2）有機過氧酸烯烴鄰二羥基化常用的有過氧醋酸和過氧甲酸應用：甘油的合成（2）有機過氧酸氧化芳香醛、酮（Dakin反應）在芳香醛中，當羰基的鄰、對位有羥基等供電子基團時，與有機過氧酸（或是堿性溶液的H2O2）反應，醛基經甲酸酯階段，最后轉化成羥基的反應。（3）有機過氧酸Dakin反應常與Gattermann-Koch或Fried-Crafts反應結合，可在酚類化合物中引入第二個羥基。應用：青霉亞砜的合成4.含鹵氧化劑次氯酸5．異丙醇鋁Oppenauer氧化反應：仲（或伯）醇在異丙醇鋁（或叔丁醇鋁）催化下，用過量的酮（常用丙酮或環己酮）作為氫的接受體，可被氧化成相應的羰基化合物的反應。在甾醇氧化反應中，常有雙鍵的移位，以生成a，?-位的共軛酮應用黃體酮的合成甲基睪丸素的合成催化氧化技術氯霉素的合成路線學習任務合成氯霉素中間體C1任務1任務2任務3任務4任務5任務6任務7合成氯霉素中間體C2合成氯霉素中間體C3合成氯霉素中間體C4合成氯霉素中間體C5合成氯霉素中間體

C6合成氯霉素原料藥C任務1合成對硝基苯乙酮（氯霉素中間體C1）——氧化技術一、布置任務二、必備知識三、實用案例四、項目展示及評價五、知識拓展一、布置任務1.制定方案：根據教材提供的知識點，查閱專業期刊、圖書、網站等，制定合成對硝基苯乙酮（氯霉素中間體C1）的實訓室制備方案。方案可以有多種，然后對其進行對比、分析，完善，確定優化的方案。2.講解方案：講解小試方案的制定依據，以及與工業生產的異同點。3.實訓操作：按照修改完善的方案，在實訓室合成氯霉素中間體C1。二、必備知識（一）氧化技術相關概念定義：凡是失去電子或碳原子周圍的電子云密度降低的反應都屬于氧化反應。具體地說，氧化反應是指在氧化劑存在下，向有機物分子中引入氧原子或減少氫原子的反應。類型：催化氧化、化學氧化以及生物氧化等。1.催化氧化：在催化劑存在下，用空氣或氧氣對有機物進行氧化。

據作用物與催化劑所處的相態不同：液相催化氧化、氣相催化氧化2.液相催化氧化：將空氣或氧氣通入作用物與催化劑的溶液或懸浮液中進行反應。催化劑：過渡金屬鹽類，如乙酸錳、硬脂酸鈷等。反應溫度：一般在100~200℃之間（比氣相催化氧化低），反應壓力也不太高。應用：用于高溫下不穩定的化合物。具有較高的選擇性，反應可停留在中間階段，常用于制備有機過氧化物、有機酸，控制合適的條件可以制備醇、醛、酮等重要有機合成中間體。（二）液相催化氧化烴類催化氧化的最初產物是有機過氧化氫物。如果它在反應條件下是穩定的，則可以成為催化氧化的最終產物。但大多數情況下，它不穩定，將進一步分解而轉化為醇、醛、酮或被繼續氧化為羧酸。這一階段屬于過氧化物分解階段。（二）液相催化氧化液相催化氧化屬于氣-液非均相反應，氧化過程既可采用間歇方法又可采用連續方法。由于空氣中的氧在液相中的溶解度很小，為了有利于氣液接觸傳質，氧化反應器可采用釜式和塔式兩種。（二）液相催化氧化影響液相催化氧化的主要因素催化劑：過渡金屬離子常用的金屬是Co和Mn，此外還有Cr、Mo、Fe、Ni、V等。最常用的鈷鹽是水溶性的乙酸鈷、油溶性的油酸鈷、環烷酸鈷等。被氧化物結構：活性規律是：叔C—H>仲C—H>伯C—H鏈終止劑：酚類、胺類、醌類和烯烴等（三）氣相催化氧化連續化生產優點：①反應速度快，生產能力大，工藝簡單；②采用空氣或氧氣作氧化劑，成本低，來源廣；③無需溶劑，對設備無腐蝕。缺點：①選擇適宜的性能優良的催化劑比較困難；②反應溫度高，要求原料和氧化產物在反應條件下熱穩定性好；③傳熱效率低，反應熱不易及時移出，需要強化傳熱。三、應用實例

氯霉素中間體對硝基苯乙酮的生產工藝過程原料加入氧化塔，通壓縮空氣。升溫激發反應。反應激發并放熱。通水降溫，分水，稍冷，將物料放出。加堿中和，冷卻析晶。過濾，水洗，干燥，得產品。對硝基苯甲酸鈉溶液經酸化處理后，得副產物。反應條件及影響因素催化劑：采用乙酸錳和硬脂酸鈷，要防止苯胺、酚類、鐵鹽造成催化劑中毒。反應溫度：反應激發時需供給熱能產生游離基。激發后，適當降低反應溫度。反應壓力：用空氣氧化法時，適當增加壓力可提高反應速率，增加反應收率。工藝流程方框圖

生產工藝流程四、項目展示及評價1.項目成果展示（1）制定的合成對硝基苯乙酮（氯霉素中間體C1）的實訓室制備方案。（2）合成產品氯霉素中間體C1。四、項目展示及評價2.評價依據（1）根據教材提供的知識點，所選用的催化劑、原料是否正確，用量與配比是否合理。。（2）選擇的反應器、設計的實驗裝置的正確程度。（3）操作步驟的合理、準確性，是否考慮了放大生產的可行性。（4）安全、環保措施是否得當，是否考慮了副產物的循環利用。（5）方案講解的準確、流暢程度。（6）產品收率、外觀、熔點等總體質量。（7）對工業生產方法及操作控制點的理解程度，講解的熟練程度與準確性。四、項目展示及評價3.考核方案

（1）教師評價表考核內容權重%成績存在問題簽名項目材料收集與實施材料搜集完整性、全面性（查閱合成氯霉素中間體C1相關材料情況）8選用的催化劑、原料是否正確，用量與配比是否合理9選擇的反應器、設計的實驗裝置的正確程度9講解合成C1制定方案的依據、方案可行性分析10制定方案的完整性、可行性10產品收率、外觀、熔點等總體質量10對C1工業生產方法及操作控制點的理解程度，講解的熟練程度與準確性10實訓報告的全面行、完整程度5職業能力及素養查閱文獻能力5歸納總結所查閱資料能力5制定、實施工作計劃的能力5講解方案的語言表達能力5方案制定過程中的再學習、創新能力5團結協作、溝通能力5總分考核內容權重%成績存在問題簽名項目材料收集與實施學習態度是否主動，是否能及時完成教師布置的合成氯霉素中間體C1任務10是否能熟練利用期刊書籍、數據庫、網絡等查詢C1相關資料5收集的有關學習信息和資料是否完整5能否根據學習資料對合成C1項目進行合理分析，對所制定的方案進行可行性分析10是否積極參與各種討論，并能清晰地表達自己的觀點5是否能夠掌握所需知識技能，并進行正確歸納總結5所制定的方案中，安全、環保措施是否得當，原料利用率是否充分5職業能力及素質形成查閱文獻獲取信息、制定計劃的能力5是否能夠與團隊密切合作，并采納別人的意見建議10再學習的能力，創新意識和創新精神5是否具有較強的質量意識，嚴謹的工作作風5是否具有較強的安全、環保意識，并具備相應的手段5是否具有成本意識，重視經濟核算10是否考慮到減輕污染，實現資源循環利用10總分3.考核方案

（2）學生評價表（3）成績計算本項任務考核成績=教師評價成績*50%+

學生自評成績*20%+小組互評成績*30%。課后思考在日常生活中，或者實驗課上，你見過哪些氧化反應（或氧化現象）呢？它們屬于哪一類氧化呢？化學氧化技術化學氧化技術一、錳化合物氧化劑二、鉻化合物氧化劑三、過氧化物氧化劑四、含鹵氧化劑五、其他氧化劑一、錳化合物氧化劑1．高錳酸鉀高錳酸鉀是一種強氧化劑。不論在酸性、中性或是堿性條件下均能起氧化作用。在中性或堿性介質中，錳由Mn+7被還原成Mn+4；在酸性介質中，錳由Mn+7被還原成Mn+2。所以，在酸性介質中的氧化能力強。氧化反應通常在水中進行，若被氧化物難溶于水，可用丙酮、吡啶、冰乙酸等有機溶劑。1．高錳酸鉀

（1）氧化烯烴適合于不飽和酸的全羥基化，得順式1，2-二醇，收率高。1．高錳酸鉀（2）氧化醇在堿性條件下，高錳酸鉀氧化伯醇成酸，產品單一。當氧化所生成酮的羰基α-碳原子上沒有氫時，用高錳酸鹽氧化，可得較高收率的酮。（3）氧化芳烴側鏈1．高錳酸鉀2．活性二氧化錳該反應條件溫和，常在室溫下進行；若反應緩慢，可加熱回流，收率均較高。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MnO2懸浮于溶液中，加入要氧化的醇，室溫下攪拌，過濾，濃縮即可。活性MnO2氧化不飽和醇成不飽和醛、酮，氧化時雙鍵構型不受影響。應用：活性MnO2是較緩和的選擇性氧化劑，主要用來氧化α，?-不飽和醇或芐醇，制備相應的醛或酮

2．活性二氧化錳二、鉻化合物氧化劑1．鉻酸

2．CrO3-呲啶配合物及Collins試劑3．CrO3-Ac2O(乙鉻混酐)4.鉻酰氯1．鉻酸（1）氧化醇鉻酸氧化仲醇生成酮比由伯醇制備醛的收率好，尤其適用于一些水溶度較小的酮的制備；若加入Mn2+，則可以減少副反應，收率更好。醋酸可的松的合成。Jones試劑制備：將26.72gCrO3溶于23mL濃硫酸中，加水稀釋到100mL）在0—20oC滴加到溶有醇的丙酮溶液中進行氧化。只氧化醇成醛或酮，其他對氧化劑敏感的基團，如縮酮、酯、環氧基、氨基、不飽和鍵、烯丙位碳氫鍵等，不會受影響。1．鉻酸（2）氧化芳烴側鏈重鉻酸鹽主要用于將芳環側鏈的甲基氧化成羧基應用：3，4-二硝基苯甲酸的合成工藝過程：反應釜中加入原料，攪拌冷卻，降至室溫，加入濃硫酸，升溫反應；冷卻，過濾，冰水洗滌濾餅，抽干；濾餅投入釜中，加水，加入碳酸鈉溶液，溶解。過濾；濾液酸化。冷凍，過濾，濾餅冰水洗滌，抽干，得粗品。3，4-二硝基苯甲酸生產流程3-硝基-4-亞硝基甲苯氧化濾餅冷卻過濾洗滌冷凍過濾產品濃硫酸過乙酸/乙酸乙酯重鉻酸鉀溶解酸化冰水10%碳酸鈉過濾洗滌干燥2．CrO3-呲啶配合物及Collins試劑將CrO3加到過量吡啶（質量比CrO3：吡啶=1：10）中即形成CrO3-吡啶配合物的吡啶溶液。氧化伯、仲醇為醛、酮，效果好，對酸敏感的官能團沒有影響。應用：避孕藥去氧孕烯的合成工藝過程注意事項：①反應器和原料無水；②氮氣保護下反應；③滴加被氧化物的二氯甲烷溶液；④室溫反應；⑤反應結束后用硅藻土過濾，濾液用飽和的亞硫酸氫鈉洗滌，無水硫酸鈉干燥。Collins試劑將CrO3-吡啶配合物（CrO3?2py）從吡啶中分離出來，干燥后再溶于二氯甲烷。無水條件下使用，氧化伯、仲醇，可得收率較高的醛、酮，對雙鍵、縮醛（酮）、環氧、硫醚等均無影響。3．CrO3-Ac2O(乙鉻混酐)用于氧化具有甲基側鏈的芳烴成為醛，多甲基苯中的甲基都可以氧化成相應的醛。在H2SO4或H2SO4/AcOH混合物中進行氧化對硝基苯甲醛的合成工藝過程將原料冷卻，攪拌，滴加乙鉻混酐，不停攪拌，維持在低溫下反應；反應物倒入碎冰中，冰水沖洗，過濾。濾餅用碳酸鈉溶液洗滌，抽干得對硝基苯甲醛二乙酸酯；產品在硫酸溶液中回流，冷卻析晶,，過濾得產品。4.鉻酰氯（1）氧化芐位甲基4.鉻酰氯（2）氧化烯烴三、過氧化物氧化劑1．過氧化氫2．有機過氧酸3．有機過酸酯1．過氧化氫（1）烯烴環氧化堿性條件下，制備環氧化物三、過氧化物氧化劑應用舉例1.氫化可的松中間體的合成2.地塞米松中間體的合成1．過氧化氫（2）烯烴的二羥基化酸性條件下，得反式二醇三、過氧化物氧化劑2．有機過氧酸（1）烯烴環氧化過氧酸的環氧化有高度立體選擇性，在反應過程中原烯烴的構型不變，即順式加成（因過氧酸只能從雙鍵平面任一側進行親電進攻），與烯烴分子構型無關。三、過氧化物氧化劑2．有機過氧酸（2）烯烴鄰二羥基化常用的有過氧醋酸和過氧甲酸三、過氧化物氧化劑2．有機過氧酸（3）氧化芳香醛、酮（Dakin反應）在芳香醛中，當羰基的鄰、對位有羥基等供電子基團時，與有機過氧酸（或是堿性溶液的H2O2）反應，醛基經甲酸酯階段，最后轉化成羥基的反應。三、過氧化物氧化劑2．有機過氧酸Dakin反應常與Gattermann-Koch或Fried-Crafts反應結合，可在酚類化合物中引入第二個羥基。三、過氧化物氧化劑應用：青霉亞砜的合成三、過氧化物氧化劑四、含鹵氧化劑1.次氯酸2．碘-羧酸銀產物結構隨反應條件不同而異，當有水存在時得到順式1，2-二醇的單酯，水解得順式的1，2-二醇；在無水條件下，則得到反式1，2-二醇的雙酯化合物。四、含鹵氧化劑五、其他氧化劑氧化羰基α位的活性烴基

1．異丙醇鋁Oppenauer氧化反應：仲（或伯）醇在異丙醇鋁（或叔丁醇鋁）催化下，用過量的酮（常用丙酮或環己酮）作為氫的接受體，可被氧化成相應的羰基化合物的反應。在甾醇氧化反應中，常有雙鍵的移位，以生成a，?-位的共軛酮五、其他氧化劑應用黃體酮的合成甲基睪丸素的合成工藝過程將原料醇和負氫受體（即氧化劑）在烷氧基鋁的存在下一起回流，常用甲苯和二甲苯等較高沸點溶劑，負氫受體以丙酮或環己酮最常用并過量。反應過程中將所生成的異丙醇或環己醇與高沸點溶劑一起連續蒸出，以促進原料醇的氧化。為避免異丙醇鋁等的水解，該反應必須在無水條件下進行。2．硝酸鈰銨（1）氧化芐位烴基為羰基（2）氧化芐位烴基成酯或羥基氧化技術相關概念氯霉素的合成路線知識點：1.氧化反應概念

2.氧化反應分類及特點氧化技術相關概念本質：凡是失去電子或碳原子周圍的電子云密度降低的反應都屬于氧化反應。形式：是指在氧化劑存在下，向有機物分子中引入氧原子或減少氫原子的反應。（一）氧化反應概念1.化學氧化：在化學氧化劑的直接作用下完成的氧化反應。

氧化劑無機氧化劑：如K2Cr2O7、H2O2

、KMnO4等有機氧化劑：如異丙醇鋁，四醋酸鉛，過氧酸等（二）氧化反應分類分為：化學氧化、催化氧化、生物氧化。說明：一種基團可被多種氧化劑氧化，被不同氧化劑氧化，或在不同條件下被同一種劑氧化，所得到的產物形式多樣。應用化學氧化，一定要注意反應的選擇性。2.催化氧化：在催化劑存在下，用空氣或氧氣對有機物進行氧化。

據作用物與催化劑所處的相態不同：液相催化氧化、氣相催化氧化（1）液相催化氧化：將空氣或氧氣通入作用物與催化劑的溶液或懸浮液中進行反應。催化劑：過渡金屬鹽類，如乙酸錳、硬脂酸鈷等。反應溫度：一般在100~200℃之間（比氣相催化氧化低），反應壓力也不太高。應用：可用于高溫下不穩定的化合物。具有較高的選擇性，反應可停留在中間階段，常用于制備有機過氧化物、有機酸，控制合適的條件可以制備醇、醛、酮等重要有機合成中間體。（二）氧化反應分類（2）氣相催化氧化：將作用物在300~500℃氣化，與空氣或氧氣混合后，通過灼熱的催化劑進行反應。催化劑：過渡金屬及氧化物，常用Ag、Pt、Pd及V2O5、MoO3、Fe2O3等。單獨使用一種氧化物或幾種氧化物復合均可。V2O5是常用的催化劑。連續化生產，管式反應器。V2O5為催化劑，反應溫度375~460℃，鄰二甲苯氣化后濃度為40~60g/m3（二）氧化反應分類優點：反應速度快，生產能力大，工藝簡單；采用空氣或氧氣作氧化劑，成本低，來源廣；無需溶劑，對設備無腐蝕。缺點：選擇適宜的性能優良的催化劑比較困難；反應溫度高，要求原料和氧化產物在反應條件下熱穩定性好；傳熱效率低，反應熱不易及時移出，需要強化傳熱。（二）氧化反應分類3.生物氧化：以微生物代謝的酶為催化劑，用氧氣（空氣）進行的氧化。（二）氧化反應分類大家思考在日常生活中，或者實驗課上，你見過哪些氧化反應（或氧化現象）呢？它們屬于哪一類氧化呢？氧化技術相關概念氯霉素的合成路線知識點：1.氧化反應概念

2.氧化反應分類及特點氧化技術相關概念本質：凡是失去電子或碳原子周圍的電子云密度降低的反應都屬于氧化反應。形式：是指在氧化劑存在下，向有機物分子中引入氧原子或減少氫原子的反應。（一）氧化反應概念1.化學氧化：在化學氧化劑的直接作用下完成的氧化反應。

氧化劑無機氧化劑：如K2Cr2O7、H2O2

、KMnO4等有機氧化劑：如異丙醇鋁，四醋酸鉛，過氧酸等（二）氧化反應分類分為：化學氧化、催化氧化、生物氧化。說明：一種基團可被多種氧化劑氧化，被不同氧化劑氧化，或在不同條件下被同一種劑氧化，所得到的產物形式多樣。應用化學氧化，一定要注意反應的選擇性。2.催化氧化：在催化劑存在下，用空氣或氧氣對有機物進行氧化。

據作用物與催化劑所處的相態不同：液相催化氧化、氣相催化氧化（1）液相催化氧化：將空氣或氧氣通入作用物與催化劑的溶液或懸浮液中進行反應。催化劑：過渡金屬鹽類，如乙酸錳、硬脂酸鈷等。反應溫度：一般在100~200℃之間（比氣相催化氧化低），反應壓力也不太高。應用：可用于高溫下不穩定的化合物。具有較高的選擇性，反應可停留在中間階段，常用于制備有機過氧化物、有機酸，控制合適的條件可以制備醇、醛、酮等重要有機合成中間體。（二）氧化反應分類（2）氣相催化氧化：將作用物在300~500℃氣化，與空氣或氧氣混合后，通過灼熱的催化劑進行反應。催化劑：過渡金屬及氧化物，常用Ag、Pt、Pd及V2O5、MoO3、Fe2O3等。單獨使用一種氧化物或幾種氧化物復合均可。V2O5是常用的催化劑。連續化生產，管式反應器。V2O5為催化劑，反應溫度375~460℃，鄰二甲苯氣化后濃度為40~60g/m3（二）氧化反應分類優點：反應速度快，生產能力大，工藝簡單；采用空氣或氧氣作氧化劑，成本低，來源廣；無需溶劑，對設備無腐蝕。缺點：選擇適宜的性能優良的催化劑比較困難；反應溫度高，要求原料和氧化產物在反應條件下熱穩定性好；傳熱效率低，反應熱不易及時移出，需要強化傳熱。（二）氧化反應分類3.生物氧化：以微生物代謝的酶為催化劑，用氧氣（空氣）進行的氧化。（二）氧化反應分類大家思考在日常生活中，或者實驗課上，你見過哪些氧化反應（或氧化現象）呢？它們屬于哪一類氧化呢？氧化技術應用案例氧化技術應用案例一、合成對硝基苯乙酮（液相催化氧化技術）二、合成鄰苯二甲酸酐（氣相催化氧化技術）三、乙苯脫氫制苯乙烯（催化脫氫技術）四、鄰氯苯甲酸的合成（高錳酸鉀做氧化劑）五、甘油的合成（過氧酸做氧化劑）一、合成對硝基苯乙酮的生產2.工藝過程原料加入氧化塔，通壓縮空氣。升溫激發反應。反應激發并放熱。通水降溫，分水，稍冷，將物料放出。加堿中和，冷卻析晶。過濾，水洗，干燥，得產品。對硝基苯甲酸鈉溶液經酸化處理后，得副產物。1.反應方程式如下：3.反應條件及影響因素催化劑：采用乙酸錳