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醇和醛的氧化 第一部分醇的氧化(一):铬试剂和活化的DMSO法

本文作者孙苏赟

将醇氧化成醛酮的方法在有机合成几十年的发展历史中千变万化。对于一级醇来说,过度氧化则是一个需要注意的问题,一般的解决措施是将反应中的水完全除去形成无水的反应条件;若反应中有水,生成的醛很容易被继续氧化成羧酸,这是发生了氢转移的过程。因此,一级醇可以使用PDC,PCC,Collins试剂,Swern氧化,DMP等,但是Jones试剂不一定合适。

  1. 铬(IV)试剂氧化

a.Jones试剂和Collins试剂

Jones试剂是一种非常强烈的氧化剂。Jones试剂不可用于对酸敏感的反应底物,但是它较为廉价易得,并且反应容易监测,因为反应中Cr(IV)会由橙色转化成绿色的Cr(IV)。反应有水参与,因此一级醇会被直接氧化成羧酸:

而Collins试剂的性质却相对温和,它可以溶解在很多有机溶剂中,但是它的缺点是反应中需要使用大量过量的试剂,并且对水及其敏感。

一个应用:ref. 1

b.PCC (Pyridinium Chlorochromate)和PDC (Pyridinium dichromate)

市售的PCC是一种橘黄色的固体,它在很多有机溶剂中都可以溶剂,反应中需要在酸性条件下添加化学计量的PCC,容易操作,效果也很好,但是产率一般只在70%左右;而对于中性条件,KF/AcOK可以用于形成缓冲溶液。反应中需要严格绝水以防止过度氧化的发生,但是反应过后的处理很方便,直接过滤即可,无须用水活化产物。PDC的性质与PCC相似,也是市售的试剂。(Ref. 2, 3)

2.  Swern氧化反应Swern氧化是一种化学选择性很高并且产率非常好的反应,这个氧化过程除去使用草酰氯来活化DMSO,还可以用TFAA等活化试剂,碱使用中性的碱就可以,例如Hunig碱DIPEA,来防止手性碳的异构化。

反应机理:

上述的机理是在(COCl)2的作用下实现的,也可以替换成TFAA:

应用:

(1) 串联的脱保护-Swern氧化:ref. 4

在这个反应中,TFAA先将一级醇的保护基脱去,再进行Swern氧化。

(2) 外消旋的醇的Swern氧化:ref. 5

(3) 烯丙基醇的氧化:ref. 6

需要注意的一点是,使用TEA可能在某些例子中会造成异构化的发生,但是使用DIPEA就可以避免这个问题:

3.  其他“活化”的DMSO的方法:

a.Pfitzner-Moffatt氧化

反应机理:

Pfitzner-Moffatt氧化是对Swern氧化不小的改进,可以使得反应的产率上升不少,并且可以避免一些副反应的发生,但是一旦产生副产物,就会非常难出去,这是Pfitzner-Moffatt氧化反应存在的一个问题。

b.  Corey-Kim氧化

反应机理:

Corey-Kim氧化在一定程度上避免了Swern氧化的一些缺点,但是由于Corey-Kim反应对于底物的选择性,使得这个方法不是非常常见;此外,NCS可以换成NBS和NIS进行反应。

c.  Parikh-Doering氧化

反应机理:

一个例子:

REFERENCES

  1. Tetrahedron Lett., 1985, 26, 1699, DOI: 1016/S0040-4039(00)98314-X
  2. Tetrahedron Lett.,1975, 2647, DOI: 1016/S0040-4039(00)75204-X
  3. Tetrahedron Lett., 1979, 399, DOI: 1016/S0040-4039(01)93515-4
  4. J. Am. Chem. Soc., 1993, 115 (7), pp 2992–2993, DOI: 10.1021/ja00060a064
  5. J. Am. Chem. Soc., 1991, 113 (8), pp 3085–3095, DOI: 10.1021/ja00008a043
  6. J. Org. Chem., 1995, 60 (24), pp 7796–7814, DOI: 10.1021/jo00129a021

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