第六章+氧化反应.ppt

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1、第六章第六章 氧化反应氧化反应狭义概念的氧化，即有机物分子中氧原子的增加，氢原子的消除，狭义概念的氧化，即有机物分子中氧原子的增加，氢原子的消除，或者两者兼而有之。或者两者兼而有之。以操作方式，氧化反应可分为：化学氧化、电解氧化、以操作方式，氧化反应可分为：化学氧化、电解氧化、生化氧化。生化氧化。第一节第一节 烃类的氧化反应烃类的氧化反应一、烷烃的氧化一、烷烃的氧化n1、脂肪族饱和烃的氧化、脂肪族饱和烃的氧化 碳氢键氧化是相当困难的，但对于特殊结构形式的叔碳氢键氧化是相当困难的，但对于特殊结构形式的叔丁烷来说，可在催化剂量的丁烷来说，可在催化剂量的HBr作用下利用空气中的氧氧化，作用下利用空气

2、中的氧氧化，生成稳定性较好，收率较高的叔丁基过氧醇。叔丁基过氧生成稳定性较好，收率较高的叔丁基过氧醇。叔丁基过氧醇是一个有着较广泛应用价值的过氧化物，可直接和醇以醇是一个有着较广泛应用价值的过氧化物，可直接和醇以及环类化合物发生反应，生成过氧化物。及环类化合物发生反应，生成过氧化物。2、环烷烃的氧化、环烷烃的氧化 叔碳原子上的碳氢键比饱和烃中其他碳氢键易被氧叔碳原子上的碳氢键比饱和烃中其他碳氢键易被氧化。化。C-H 键的活性：键的活性：叔叔 仲仲 伯。具有叔碳氢键结构的伯。具有叔碳氢键结构的化合物，如含稠双环或稠多脂环族化合物，它们的桥头碳优化合物，如含稠双环或稠多脂环族化合物，它们的桥头碳优

3、先被氧化。氧化产物为桥头叔醇。先被氧化。氧化产物为桥头叔醇。二、苄位烃基的氧化二、苄位烃基的氧化 苄位碳氢键对氧化敏感，反应性质活泼。苄位碳氢键对氧化敏感，反应性质活泼。1.氧化生成醇和酯氧化生成醇和酯 对于甲苯和甲苯衍生物来说，较好的羟基化试剂有硝酸对于甲苯和甲苯衍生物来说，较好的羟基化试剂有硝酸铈铵铈铵(NH4)2Ce(NO3)6,CAN),四醋酸铅四醋酸铅(Pb(OAc)4,LTA),四四氟醋酸铅氟醋酸铅Pb(OCOCF3)4 。硝酸铈铵对芳烃的苄位硝酸铈铵对芳烃的苄位CH键氧化有较好选择性，如将键氧化有较好选择性，如将甲苯置于冰醋酸中在甲苯置于冰醋酸中在CAN作用下，回流得到醋酸苄酯，

4、苄酯作用下，回流得到醋酸苄酯，苄酯水解即可得苄醇。但当甲苯上有吸电基团时，收率下降。水解即可得苄醇。但当甲苯上有吸电基团时，收率下降。当使用含水醋酸时，可形成进一步氧化产物苯甲醛。当使用含水醋酸时，可形成进一步氧化产物苯甲醛。铅盐对苄位铅盐对苄位CH键的酯化作用低于键的酯化作用低于CAN，如甲苯和四乙，如甲苯和四乙酸铅，在乙酸中于酸铅，在乙酸中于80下反应下反应54h54h，仅得到，仅得到2525的乙酸苄酯。的乙酸苄酯。当苯环上或苄位碳上有供电子基团时，才会使反应速度提高，当苯环上或苄位碳上有供电子基团时，才会使反应速度提高，收率增加。收率增加。Pb(OAc)4 是一个温和的氧化剂。是一个温和

5、的氧化剂。以上所用的氧化剂，都需在无水的以上所用的氧化剂，都需在无水的AcOH介质中进行介质中进行反应，使苄位首先酯化，正是酯的保护，才是苄位不被反应，使苄位首先酯化，正是酯的保护，才是苄位不被进一步氧化。进一步氧化。苄位碳上多余的氢原子的存在，易使初级氧化物进一步被氧苄位碳上多余的氢原子的存在，易使初级氧化物进一步被氧化。如果某些芳烃化合物的结构中苄位碳原子只有一个氢原子，化。如果某些芳烃化合物的结构中苄位碳原子只有一个氢原子，则可以选择较强的氧化剂，并且仅获得相应的单一的氧化产物。则可以选择较强的氧化剂，并且仅获得相应的单一的氧化产物。2.氧化生成醛氧化生成醛 醛基特别是苯甲醛易被进一步氧

6、化，要使反应停滞在醛基阶醛基特别是苯甲醛易被进一步氧化，要使反应停滞在醛基阶段，需用选择性氧化剂，较好的氧化剂有硝酸铈铵（段，需用选择性氧化剂，较好的氧化剂有硝酸铈铵（CAN），），三氧化铬三氧化铬-乙酐，以及钴乙酸盐和铈乙酸盐等。乙酐，以及钴乙酸盐和铈乙酸盐等。n（1）硝酸铈铵（）硝酸铈铵（CAN）：）：CAN和和50AcOH一起，可将甲苯芳一起，可将甲苯芳烃的苄位烃的苄位C-H键氧化成芳醛；键氧化成芳醛；CAN还可与其他酸混合作为选择性还可与其他酸混合作为选择性氧化剂，常用的酸有高氯酸、乙酸等。通常条件下，多甲基芳烃氧化剂，常用的酸有高氯酸、乙酸等。通常条件下，多甲基芳烃仅一个甲基被氧化。

7、此时，选择适宜的温度是重要的。仅一个甲基被氧化。此时，选择适宜的温度是重要的。CAN氧化机理：单电子转移过程，其中经历产生苄醇的阶段：氧化机理：单电子转移过程，其中经历产生苄醇的阶段：(2)CrO3-Ac2O氧化剂氧化剂 需在需在H2SO4或或H2SO4/AcOH混合物中进行反应，苄甲基首先混合物中进行反应，苄甲基首先被转化成同碳二醇的二乙酸酯，然后经酸性水解得到醛。多甲被转化成同碳二醇的二乙酸酯，然后经酸性水解得到醛。多甲基苯中的甲基都可以氧化成相应的醛。芳环上有较强吸电子基基苯中的甲基都可以氧化成相应的醛。芳环上有较强吸电子基（如硝基）时，同样也可得到相应的苯甲醛。但基团的位置对（如硝基）

8、时，同样也可得到相应的苯甲醛。但基团的位置对氧化收率有较大的影响，对位取代物的氧化收率高于相应的邻氧化收率有较大的影响，对位取代物的氧化收率高于相应的邻位取代物的氧化收率。位取代物的氧化收率。用铬酰氯（用铬酰氯（chromyl chloride）CrO2Cl2作催化剂（作催化剂（Etard反反应），也可使苄位甲基氧化成苯甲醛，收率较高。应），也可使苄位甲基氧化成苯甲醛，收率较高。（3）新型氧化催化混合物）新型氧化催化混合物 铬盐或铈盐中加入一定量的钴盐，组成氧化催化复合剂，铬盐或铈盐中加入一定量的钴盐，组成氧化催化复合剂，对苄甲基的氧化停留在醛基阶段大有帮助。对苄甲基的氧化停留在醛基阶段大有帮

9、助。3.氧化形成酮、羧酸氧化形成酮、羧酸 苄位亚甲基被氧化成相应的酮，常用的氧化剂或催化剂有两类：苄位亚甲基被氧化成相应的酮，常用的氧化剂或催化剂有两类：铈的络合物和铬（铈的络合物和铬（）的氧化物或铬酸盐。如硝酸铈铵（）的氧化物或铬酸盐。如硝酸铈铵（CAN），），反应在酸性介质中进行，一般用硝酸作反应介质，收率较高。反应在酸性介质中进行，一般用硝酸作反应介质，收率较高。（1）苯乙烷的氧化：）苯乙烷的氧化：（2）苄位亚甲基上有苯基时，不管用什么氧化剂，）苄位亚甲基上有苯基时，不管用什么氧化剂，CrO3和铬酸酯作催化剂都会得到产率较高的酮。但当苄位亚甲和铬酸酯作催化剂都会得到产率较高的酮。但当苄位

10、亚甲基上的取代基为苄基时，在基上的取代基为苄基时，在t-BuOOH氧化下所得的相应酮氧化下所得的相应酮的收率会大幅度下降。的收率会大幅度下降。当当RPhCH2时，产率下降的原因，可能是发生了以下反应，时，产率下降的原因，可能是发生了以下反应，生成了一个铬酸的环酯。生成了一个铬酸的环酯。很多强氧化剂可氧化苄位甲基成相应的芳烃甲酸，常用的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：氧化剂有：KMnO4，Na2Cr2O7，Cr2O3和稀硝酸等。和稀硝酸等。这些较强的氧化剂同样也适用于稠环和芳香氮杂环侧链这些较强的氧化剂同样也适用于稠环和芳香氮杂环侧链的氧化。的氧化。一般，当有吸电子基

11、团的苯环上和芳香氮杂环上的甲基需一般，当有吸电子基团的苯环上和芳香氮杂环上的甲基需氧化时，或者有多个甲基需氧化时，可以使用强氧化剂氧化时，或者有多个甲基需氧化时，可以使用强氧化剂KMnO4（碱性条件或中性）和（碱性条件或中性）和Na2Cr2O7（酸性条件）。用（酸性条件）。用稀硝酸（稀硝酸（45）对多甲基苯进行氧化时，主要在一个甲）对多甲基苯进行氧化时，主要在一个甲基上发生。基上发生。三、羰基三、羰基位活性烃基的氧化位活性烃基的氧化1.形成形成-羟酮羟酮 羰基羰基位的活性烃基可被氧化成位的活性烃基可被氧化成-羟基，常用四醋酸铅羟基，常用四醋酸铅（LTA）或醋酸汞作氧化剂。反应先在）或醋酸汞作氧

12、化剂。反应先在位上引入乙酰氧基（即位上引入乙酰氧基（即形成酯），再经水解生成形成酯），再经水解生成-羟酮。羟酮。n羰基羰基位活性甲基、亚甲基和次甲基均会发生上述的类似反应，位活性甲基、亚甲基和次甲基均会发生上述的类似反应，故反应物分子中同时含有这些活性基时，产物将是多种故反应物分子中同时含有这些活性基时，产物将是多种-羟羟酮的混合物，但在反应中加入三氟化硼时，对活性甲基的乙酮的混合物，但在反应中加入三氟化硼时，对活性甲基的乙酰氧基化有利。酰氧基化有利。四醋酸铅作氧化剂的反应历程：四醋酸铅作氧化剂的反应历程：在叔丁醇钾的叔丁醇溶液中，酮和氧分子可生成在叔丁醇钾的叔丁醇溶液中，酮和氧分子可生成-氢

13、过氢过氧化物（氧化物（-hydroperoxides,RCOCH2OOH），生成物），生成物经还经还原形成原形成-羟酮羟酮。还原方法：先将还原方法：先将-氢过氢过氧化物分离出来，用氧化物分离出来，用Zn/AcOH还还原。原。如果反如果反应应液中加入液中加入亚亚磷酸三乙磷酸三乙酯酯，氧化反，氧化反应应生成的生成的-氢过氢过氧氧化物可在磷酸三乙化物可在磷酸三乙酯酯作用下，被直接作用下，被直接还还原成原成-羟酮羟酮。2.形成形成1,2-二羰基化合物二羰基化合物 将羰基将羰基位活性位活性烃烃基氧化成相基氧化成相应应的的羰羰基化合物，形成基化合物，形成1,2-二羰二羰基化合物，二氧化硒（或亚硒酸基化合物

14、，二氧化硒（或亚硒酸H2SeO3）为一重要的氧化剂。）为一重要的氧化剂。由于由于SeO2对羰基两个对羰基两个位的甲基、位的甲基、亚亚甲基的氧化缺乏甲基的氧化缺乏选择选择性，性，故只有当故只有当羰羰基基位位仅仅有一个可氧化的有一个可氧化的烃烃基，或者两个基，或者两个亚亚甲基甲基处处于相于相似（或似（或对对称）的位置称）的位置时时，这类这类氧化才有合成意氧化才有合成意义义。SeO2是缓和的氧化剂，反应常以二噁烷、乙酸、乙酐、乙腈是缓和的氧化剂，反应常以二噁烷、乙酸、乙酐、乙腈作溶剂，反应常在沸水浴或溶剂回流的温度下进行。如果作溶剂，反应常在沸水浴或溶剂回流的温度下进行。如果SeO2用量不足，会使羰

15、基用量不足，会使羰基位的活性位的活性烃烃基氧化成醇，所以一般基氧化成醇，所以一般SeO2用量稍过量；若溶剂存在少量的水，会使反应加速。用量稍过量；若溶剂存在少量的水，会使反应加速。氧化机理：氧化机理：SeO2和酮的烯醇式发生亲电性进攻形成硒酸酯，和酮的烯醇式发生亲电性进攻形成硒酸酯，进而发生进而发生【2，3】迁移重排，形成相邻的酮醛或邻二酮，而迁移重排，形成相邻的酮醛或邻二酮，而SeO2则被还原成单质硒。则被还原成单质硒。SeO2及亚硒酸的毒性比及亚硒酸的毒性比As2O3更大，并且腐蚀皮肤。更大，并且腐蚀皮肤。相邻的双酮也可用亚硝酸甲酯、亚硝酸异戊酯等试剂制得，羰基相邻的双酮也可用亚硝酸甲酯、

16、亚硝酸异戊酯等试剂制得，羰基位活性位活性烃烃基被基被亚亚硝基化，互硝基化，互变变异构式异构式肟酮肟酮（oximinoketone），），经经水解，水解，则则得得1,2-二羰基化合物。二羰基化合物。羰基羰基位的活性甲基也可被氧化成位的活性甲基也可被氧化成羧羧基，生成基，生成酮酮酸，但反酸，但反应应中常伴有脱中常伴有脱羧羧及脱及脱羧产羧产物的物的进进一步氧化，所以控制反一步氧化，所以控制反应应条件十条件十分重要。如苯乙分重要。如苯乙酮酮只有在低温只有在低温时时，用高，用高锰锰酸酸钾钾小心氧化，才可得小心氧化，才可得到苯甲到苯甲酰酰甲酸。甲酸。四、烯丙位烃基的氧化四、烯丙位烃基的氧化n烯丙位的甲基、

17、亚甲基或次甲基在一些氧化剂作用下可被氧烯丙位的甲基、亚甲基或次甲基在一些氧化剂作用下可被氧化成相应的醇（酯）、醛或酮，而双键不被氧化或破坏，但化成相应的醇（酯）、醛或酮，而双键不被氧化或破坏，但可能发生双键位置的迁移。可能发生双键位置的迁移。n在这些氧化反应中，烯丙基自由基或正离子是构成烯丙位上在这些氧化反应中，烯丙基自由基或正离子是构成烯丙位上烃基氧化的中间体。烃基氧化的中间体。烯丙位烃基氧化常用的氧化剂有以下种类或类型烯丙位烃基氧化常用的氧化剂有以下种类或类型:1、用二氧化硒氧化、用二氧化硒氧化 SeO2是非常有用的烯丙基氧化剂，可将烯丙位的烃基是非常有用的烯丙基氧化剂，可将烯丙位的烃基氧

18、化成相应的醇，最初的氧化产物易被氧化成相应的醇，最初的氧化产物易被SeO2进一步氧化成进一步氧化成羰基化合物，通常氧化产物是醛或酮。如要得到醇，氧化羰基化合物，通常氧化产物是醛或酮。如要得到醇，氧化反应可在乙酸中进行，生成乙酸酯，抑制进一步氧化，再反应可在乙酸中进行，生成乙酸酯，抑制进一步氧化，再水解成醇。也可用化学计量或者稍过量的水解成醇。也可用化学计量或者稍过量的SeO2以及化学计以及化学计量的量的t-BuOOH进行氧化反应；也可用催化剂量的进行氧化反应；也可用催化剂量的SeO2和和过量的过量的t-BuOOH，得到满意产率的烯丙基醇。，得到满意产率的烯丙基醇。当化合物有多个烯丙位存在时，当

19、化合物有多个烯丙位存在时，SeO2氧化的选择性规则是：氧化的选择性规则是：（1）首先氧化双键碳上取代基较多一边的烯丙位烃基，并且）首先氧化双键碳上取代基较多一边的烯丙位烃基，并且总是以总是以E烯丙醇或醛为主。烯丙醇或醛为主。（2）在不违背上述规则条件下，氧化顺序是：）在不违背上述规则条件下，氧化顺序是：CH2CH3CHR2。（3）当上述两规则有矛盾时，常遵循规则（）当上述两规则有矛盾时，常遵循规则（1）。）。（4）末端双键在氧化时，常会发生烯丙位重排，羟基引入）末端双键在氧化时，常会发生烯丙位重排，羟基引入末端。但也有例外情况。末端。但也有例外情况。SeO2氧化机理：氧化机理：（1）SeO2作

20、为亲烯组分与具有烯丙位氢的烯发生亲电烯反应作为亲烯组分与具有烯丙位氢的烯发生亲电烯反应（ene reaction）；（）；（2）脱水，同时发生）脱水，同时发生2，3迁移，恢复迁移，恢复原来位置的双键；原来位置的双键；（3）生成的硒酯裂解。生成的硒酯裂解。2、用、用CrO3-吡啶配合物（吡啶配合物（Collins试剂）和铬的其他配合试剂）和铬的其他配合物氧化物氧化 Collins试剂是氧化铬（试剂是氧化铬（）-吡啶配合物吡啶配合物CrO3(Py)2和二和二氯甲烷组成的溶液，它和氯铬酸吡啶鎓盐（氯甲烷组成的溶液，它和氯铬酸吡啶鎓盐（pyridinium chlorochromate，PCC：C5H

21、5NHCrO2Cl）在室温下可使）在室温下可使醇迅速地氧化成相应的羰基化合物，而对醇中的双键、苄位亚醇迅速地氧化成相应的羰基化合物，而对醇中的双键、苄位亚甲基和硫醚等不起作用。但用大过量的甲基和硫醚等不起作用。但用大过量的Collins试剂（室温）试剂（室温）或或PCC（在二氯甲烷或苯中回流），或在硅藻土（或分子筛）（在二氯甲烷或苯中回流），或在硅藻土（或分子筛）存在下使用存在下使用PCC；以及在用；以及在用Collins试剂的同时加入试剂的同时加入3，5二二甲基吡唑，都能使烯丙位氧化，产物收率均很好。甲基吡唑，都能使烯丙位氧化，产物收率均很好。以上两种试剂同样适用于芳烃苄位基的氧化，另外，在

22、一些反以上两种试剂同样适用于芳烃苄位基的氧化，另外，在一些反应中，用应中，用Collins试剂试剂进行氧化时发生烯丙双键的移位，是由试剂试剂进行氧化时发生烯丙双键的移位，是由于铬酸氧化按自由基机理进行的，中间体烯丙基自由基会转位。于铬酸氧化按自由基机理进行的，中间体烯丙基自由基会转位。对于对于，不饱和酯的烯丙位的亚甲基，用过量的不饱和酯的烯丙位的亚甲基，用过量的Collins试试剂在二氯甲烷中不发生氧化反应，剂在二氯甲烷中不发生氧化反应，CrO3-Ac2O-AcOH混合试剂混合试剂能对这类化合物进行氧化，但氧化收率低，仅达能对这类化合物进行氧化，但氧化收率低，仅达2634。对于炔丙位亚甲基的氧

23、化，以上的氧化剂以及其他铬的配合物对于炔丙位亚甲基的氧化，以上的氧化剂以及其他铬的配合物只须用催化剂的量，借助只须用催化剂的量，借助t-BuOOH的帮助来完成。的帮助来完成。试剂与反应条件试剂与反应条件收率收率/PCC/PhH，r.t.，20h71PFC/PhH，r.t.，20h60CrO3/PhH，r.t.，44h85CrO3+TsOH/PhH，r.t.，44h88 3.用过用过(氧氧)酸酯氧化酸酯氧化 过酸酯在亚铜盐催化下，可在烯丙位烃基上引入酰氧基，过酸酯在亚铜盐催化下，可在烯丙位烃基上引入酰氧基，经水解可得烯丙醇类，常用试剂有过醋酸叔丁酯和过苯甲酸经水解可得烯丙醇类，常用试剂有过醋酸叔

24、丁酯和过苯甲酸叔丁酯。叔丁酯。氧化机理为单电子转移过程：氧化机理为单电子转移过程：过酸叔丁酯和过酸叔丁酯和CuBr作用生成叔丁氧基自由基、羧酸负离子与二作用生成叔丁氧基自由基、羧酸负离子与二价铜离子。此自由基和底物的烯丙位氢作用，产生烯丙基自由基。价铜离子。此自由基和底物的烯丙位氢作用，产生烯丙基自由基。烯丙基自由基与二价铜离子作用生成烯丙正离子和一价铜。此烯烯丙基自由基与二价铜离子作用生成烯丙正离子和一价铜。此烯丙正离子和羧酸负离子作用，完成烯丙位酰氧基化。丙正离子和羧酸负离子作用，完成烯丙位酰氧基化。脂肪族烯烃发生此氧化反应时，常发生异构化。脂肪族烯烃发生此氧化反应时，常发生异构化。4.用

25、二氯氧钒酯氧化用二氯氧钒酯氧化 二氯氧钒酯二氯氧钒酯VO(OR)Cl2常用于氧化常用于氧化，不饱和酮化合物的烯不饱和酮化合物的烯丙位烃基。丙位烃基。第二节第二节 醇类的氧化反应醇类的氧化反应一、伯、仲醇被氧化成醛、酮一、伯、仲醇被氧化成醛、酮1、用铬的化合物氧化、用铬的化合物氧化 用作氧化醇的铬化合物是一类六价铬化合物，包括氧化铬用作氧化醇的铬化合物是一类六价铬化合物，包括氧化铬（）（即铬酐，）（即铬酐，CrO3），重铬酸盐，氧化铬吡啶配位化合物），重铬酸盐，氧化铬吡啶配位化合物（Collins试剂），氯铬酸吡啶鎓盐（试剂），氯铬酸吡啶鎓盐（PCC）等，都须在酸性条）等，都须在酸性条件下进行反

26、应，是使伯醇氧化成醛，仲醇氧化成酮的最普通的氧件下进行反应，是使伯醇氧化成醛，仲醇氧化成酮的最普通的氧化方法。化方法。铬酸氧化机理：醇和铬酸作用首先形成铬酸酯，随后酯发生铬酸氧化机理：醇和铬酸作用首先形成铬酸酯，随后酯发生断裂生成醛酮。通常铬酸酯的分解是决定反应速率的步骤，但断裂生成醛酮。通常铬酸酯的分解是决定反应速率的步骤，但对于位阻大的醇来说，铬酸酯的生成则是决定速率的步骤。对于位阻大的醇来说，铬酸酯的生成则是决定速率的步骤。对于酯的断裂有两种解释：对于酯的断裂有两种解释：在两种裂解中，都涉及到连在羟基碳上在两种裂解中，都涉及到连在羟基碳上H的转移，这个的转移，这个H原子的转移受到醇的立体

27、结构的影响。原子的转移受到醇的立体结构的影响。内冰片中内冰片中Hb转移受到桥甲基的立体阻碍，而造成内和转移受到桥甲基的立体阻碍，而造成内和外冰片的氧化速率比为外冰片的氧化速率比为25：49.1，也可解释为外冰片，也可解释为外冰片酯的形成导致立体障碍加大，这种张力在形成产物酮时被解酯的形成导致立体障碍加大，这种张力在形成产物酮时被解脱，从而加速酯的分解。脱，从而加速酯的分解。仲醇的氧化成酮，常用铬酸（仲醇的氧化成酮，常用铬酸（H2CrO4)作氧化剂。水作氧化剂。水溶性的仲醇可在水中进行氧化，反应温度宜低，常为溶性的仲醇可在水中进行氧化，反应温度宜低，常为2040；不溶于水的醇，常以醋酸等为溶剂。

28、；不溶于水的醇，常以醋酸等为溶剂。若所合成的酮在酸性条件下易发生差向异构等反应，则宜在若所合成的酮在酸性条件下易发生差向异构等反应，则宜在水有机溶剂（如用乙醚、二氯甲烷或苯）两相中反应，使氧水有机溶剂（如用乙醚、二氯甲烷或苯）两相中反应，使氧化成的酮立即被萃取如有机相，避免水相中的氧化剂和酸的影化成的酮立即被萃取如有机相，避免水相中的氧化剂和酸的影响。响。仲醇还可用改良的铬酸氧化法，即仲醇还可用改良的铬酸氧化法，即Jones氧化法（氧化法（CrO3H2SO4-丙酮），氧化成相应的酮。丙酮），氧化成相应的酮。用铬酸将伯醇氧化成醛效果不理想，用用铬酸将伯醇氧化成醛效果不理想，用Collins试剂才

29、有试剂才有可能使伯醇氧化成醛的收率达到满意的程度。可能使伯醇氧化成醛的收率达到满意的程度。Collins试剂（试剂（CrO3(Py)2-CH2CCl2）同样也适用于氧）同样也适用于氧化仲醇成酮。但其存在较大缺点：易吸潮，很不稳定，需化仲醇成酮。但其存在较大缺点：易吸潮，很不稳定，需无水条件，需过量（无水条件，需过量（5倍摩尔），配制时易着火等。目倍摩尔），配制时易着火等。目前主要采用氯铬酸吡啶鎓盐（前主要采用氯铬酸吡啶鎓盐（PCC）、重铬酸吡啶鎓盐）、重铬酸吡啶鎓盐（PDC）的氧化法。）的氧化法。PDC较较PCC氧化能力更强，氧化能力更强，PDC氧化在中性中进行，而氧化在中性中进行，而PCC则

30、需在酸性中进行，因而对酸不稳定的化合物，用则需在酸性中进行，因而对酸不稳定的化合物，用PCC氧化时须氧化时须加入加入AcONa。大多数在。大多数在CH2Cl2中反应，中反应，PDC的氧化若在的氧化若在DMF或或DMSO中进行，氧化性更强，将醇氧化为酸。中进行，氧化性更强，将醇氧化为酸。PCC法对仲醇的氧化也得到较好收率的酮。法对仲醇的氧化也得到较好收率的酮。PCC法中所用的碱，除吡啶外，可用其他有机碱，随着法中所用的碱，除吡啶外，可用其他有机碱，随着所用碱的碱性增加，氧化能力减弱，而氧化选择性提高。所用碱的碱性增加，氧化能力减弱，而氧化选择性提高。如如4二甲氨基吡啶（二甲氨基吡啶（DMAP）、

31、氯铬酸组成的鎓盐，可选）、氯铬酸组成的鎓盐，可选择性氧化烯丙醇类及苄醇类、择性氧化烯丙醇类及苄醇类、PFC（氟铬酸吡啶鎓盐）和（氟铬酸吡啶鎓盐）和NDC（重铬酸硝盐），是分别用（重铬酸硝盐），是分别用FH和硝酸代替和硝酸代替PCC试剂中的试剂中的HCl所制成的试剂，有较高的氧化所制成的试剂，有较高的氧化能力。能力。2、用锰化合物氧化、用锰化合物氧化 高锰酸盐的强氧化性以及反应中生成的碱，使伯醇常被高锰酸盐的强氧化性以及反应中生成的碱，使伯醇常被直接氧化成酸，仲醇氧化成酮，而当酮的羰基直接氧化成酸，仲醇氧化成酮，而当酮的羰基碳原子上碳原子上有氢时，可被烯醇化，进而被氧化断裂，使酮的收率降低。有氢

32、时，可被烯醇化，进而被氧化断裂，使酮的收率降低。只有当氧化所生成酮的羰基只有当氧化所生成酮的羰基碳原子上没有氢时，用高锰碳原子上没有氢时，用高锰酸盐氧化，可得较高收率的酮。另外，反应时加酸或加镁酸盐氧化，可得较高收率的酮。另外，反应时加酸或加镁盐以除去反应生成的碱，亦可使收率提高。盐以除去反应生成的碱，亦可使收率提高。活性二氧化锰（活性二氧化锰（MnO2）是）是，不饱和醇（即烯丙醇、不饱和醇（即烯丙醇、炔醇、苄醇等）进行选择性氧化的氧化剂，反应条件温和，炔醇、苄醇等）进行选择性氧化的氧化剂，反应条件温和，常在室温下反应，反应缓慢时，可回流加热，收率均较高。常在室温下反应，反应缓慢时，可回流加热

33、，收率均较高。反应常用溶剂有水、苯、石油醚、氯仿、二氯甲烷、乙醚、反应常用溶剂有水、苯、石油醚、氯仿、二氯甲烷、乙醚、丙酮等。同一分子中有烯丙醇和其他羟基共存，丙酮等。同一分子中有烯丙醇和其他羟基共存，MnO2选择选择性地氧化烯丙位羟基。性地氧化烯丙位羟基。3、用碳酸银氧化、用碳酸银氧化 将将Ag2CO3沉积在硅藻土上，可在中性环境（常用无水沉积在硅藻土上，可在中性环境（常用无水苯和甲苯）中适当的温度下进行，是氧化伯、仲醇的较理苯和甲苯）中适当的温度下进行，是氧化伯、仲醇的较理想试剂。想试剂。氧化作用有一定的选择性：位阻大的羟基不易被氧化；优氧化作用有一定的选择性：位阻大的羟基不易被氧化；优先

34、氧化仲醇；烯丙位羟基较仲醇更易被氧化。先氧化仲醇；烯丙位羟基较仲醇更易被氧化。1，4，1，5，1，6二醇等二元伯醇氧化时，可生成相应的环内酯，二醇等二元伯醇氧化时，可生成相应的环内酯，其他二元伯醇被正常氧化成羟基醛。其他二元伯醇被正常氧化成羟基醛。二元仲醇被氧化为羟基酮，二元（一伯一仲）醇也被氧化二元仲醇被氧化为羟基酮，二元（一伯一仲）醇也被氧化成羟基酮：成羟基酮：羟基所在碳上连有炔基或氰基的叔醇，羟基所在碳上连有炔基或氰基的叔醇，Ag2CO3作用下可作用下可发生氧化开裂，分别定量地生成相应酮。发生氧化开裂，分别定量地生成相应酮。碳酸银氧化醇类的反应常被认为是协同机理：碳酸银氧化醇类的反应常被

35、认为是协同机理：4.用二甲基亚砜（用二甲基亚砜（DMSO）氧化）氧化 DMSO可由各种较强的亲电试剂（可由各种较强的亲电试剂（E）活化，生成活性锍盐）活化，生成活性锍盐（sulfonium salt），极易和醇反应形成烷氧基锍盐，接着发），极易和醇反应形成烷氧基锍盐，接着发生消除，生成醛或酮和二甲硫醚。生消除，生成醛或酮和二甲硫醚。常用的亲电试剂有：常用的亲电试剂有：DCC，Ac2O，(CF3CO)2O，SOCl2，(COCl)2等。等。(1)DMSO-DCC(Pfitznor-Moffat氧化法氧化法)：适用于有酸敏基团的氧：适用于有酸敏基团的氧化。化。(2)DMSO-Ac2O法法(Albr

36、ight-Goldman法法)：用醋酐代替用醋酐代替DCC作活化剂，可避免上法毒性大及副产物作活化剂，可避免上法毒性大及副产物难处理的两大缺点。难处理的两大缺点。反应在室温下进行，适用于位阻大的羟基氧化。位阻小的反应在室温下进行，适用于位阻大的羟基氧化。位阻小的羟基氧化时，会有乙酰化副反应。由于该反应时间较长，故常羟基氧化时，会有乙酰化副反应。由于该反应时间较长，故常有醇的甲硫甲醚的形成。有醇的甲硫甲醚的形成。由于两种副反应使该法的收率稍低，但反应不受位阻大的影响。由于两种副反应使该法的收率稍低，但反应不受位阻大的影响。用甲磺酸酐用甲磺酸酐(MeSO2)2O代替醋酐和代替醋酐和DMSO作试剂，

37、在六作试剂，在六甲膦酰胺中反应，可使醇的甲硫基甲醚的生成量降至极小，甲膦酰胺中反应，可使醇的甲硫基甲醚的生成量降至极小，提高氧化产物的收率。提高氧化产物的收率。5.其他方法其他方法 (1)Oppenauer 氧化：将醇与氧化剂（丙酮、环己氧化：将醇与氧化剂（丙酮、环己酮等）在烷氧基铝的存在下一起回流。适用于仲醇氧化成酮等）在烷氧基铝的存在下一起回流。适用于仲醇氧化成酮的有效方法，酮的收率较高。酮的有效方法，酮的收率较高。(2)四醋酸铅氧化：常用于四醋酸铅氧化：常用于1，2二醇、一元醇和非相邻的二醇、一元醇和非相邻的多元醇的氧化，对不饱和键不产生影响，本法氧化收率较高。多元醇的氧化，对不饱和键不

38、产生影响，本法氧化收率较高。(3)四氧化钌氧化：可在温和条件下，以水作溶剂或在四氧化钌氧化：可在温和条件下，以水作溶剂或在惰性溶剂中（如惰性溶剂中（如CCl4和环己烷等）将仲醇氧化成酮。和环己烷等）将仲醇氧化成酮。具有对酸或碱不稳定的羟基内酯结构的醇，以及张力大的具有对酸或碱不稳定的羟基内酯结构的醇，以及张力大的环丁醇类化合物，环丁醇类化合物，RuO4能将它们氧化成相应的高收率的酮。能将它们氧化成相应的高收率的酮。二、醇被氧化成羧酸二、醇被氧化成羧酸 伯醇可直接氧化成羧酸，常用的氧化剂是铬酸、高锰酸伯醇可直接氧化成羧酸，常用的氧化剂是铬酸、高锰酸钾、硝酸及过渡金属催化下的空气或氧气等。钾、硝酸

39、及过渡金属催化下的空气或氧气等。铬酸氧化伯醇为羧酸在合成中应用较多，如丙醇氧化成丙酸：铬酸氧化伯醇为羧酸在合成中应用较多，如丙醇氧化成丙酸：铬酸可直接将苄位伯醇的酯氧化成相应的羧酸：铬酸可直接将苄位伯醇的酯氧化成相应的羧酸：用高锰酸钾氧化伯醇为羧酸，常用碱性的高锰酸钾溶液：用高锰酸钾氧化伯醇为羧酸，常用碱性的高锰酸钾溶液：稀硝酸的氧化能力强于浓硝酸，故常用稀硝酸（浓度稀硝酸的氧化能力强于浓硝酸，故常用稀硝酸（浓度70）作氧化剂氧化伯醇为羧酸。但存在缺点：反应）作氧化剂氧化伯醇为羧酸。但存在缺点：反应激烈、可发生硝化和硝酸酯化副反应。对于不易硝化的激烈、可发生硝化和硝酸酯化副反应。对于不易硝化的

40、伯醇可用硝酸氧化。伯醇可用硝酸氧化。超声波在氧化反应中也有应用，如：超声波在氧化反应中也有应用，如：二价钴盐作催化剂，用空气氧化，使伯醇转化为羧酸。二价钴盐作催化剂，用空气氧化，使伯醇转化为羧酸。三、二元醇的氧化三、二元醇的氧化1.1,2-1.1,2-二醇的氧化二醇的氧化 1 1，2 2二醇的氧化常导致碳碳键的断裂。最常用的试剂是四乙二醇的氧化常导致碳碳键的断裂。最常用的试剂是四乙酸铅和过碘酸，铬酸可用于由两个叔羟基构成的酸铅和过碘酸，铬酸可用于由两个叔羟基构成的1 1，2 2二醇的氧化。二醇的氧化。(1)Pb(OAc)4氧化：氧化：1，2二醇在醋酸铅作用下，发生碳碳二醇在醋酸铅作用下，发生碳

41、碳键断裂，键断裂，生成相应的小分子醛或酮。生成相应的小分子醛或酮。所有类型的所有类型的1，2二醇均能被二醇均能被Pb(OAc)4氧化。在五元或六元氧化。在五元或六元环状环状1，2二醇中，顺式比反式异构体易被氧化，但反式仍常用二醇中，顺式比反式异构体易被氧化，但反式仍常用四乙酸铅氧化。四乙酸铅氧化。四乙酸铅氧化四乙酸铅氧化1，2二醇的机理：二醇的机理：(2)HIO4氧化：常在缓冲水溶液中应用，室温反应，对水氧化：常在缓冲水溶液中应用，室温反应，对水溶性溶性1，2二醇，如糖类的氧化降解特别有用。某些醇和二二醇，如糖类的氧化降解特别有用。某些醇和二噁烷常用作共溶剂，用于一些水溶性小的噁烷常用作共溶剂

42、，用于一些水溶性小的1，2二醇的氧化。二醇的氧化。1，2环己二醇的顺式异构体比反式异构体易被过碘酸氧化，环己二醇的顺式异构体比反式异构体易被过碘酸氧化，速率约快速率约快30倍，一些刚性环状倍，一些刚性环状1，2二醇，其反式异构体和过二醇，其反式异构体和过碘酸不反应，反应机理如下：碘酸不反应，反应机理如下：对三元醇或多元醇，只要对三元醇或多元醇，只要2个羟基处于相邻碳上，就可被个羟基处于相邻碳上，就可被HIO4氧化。氧化。（3）其他方法）其他方法 铬酸可氧化由两个叔羟基构成的铬酸可氧化由两个叔羟基构成的1，2二醇，发生碳碳二醇，发生碳碳键断裂，形成羰基化合物。键断裂，形成羰基化合物。1，2二甲基

43、二甲基1，2环戊二醇在用铬酸氧化时，顺式环戊二醇在用铬酸氧化时，顺式异构体比反式异构体快异构体比反式异构体快1700倍，认为反应过程中形成环状倍，认为反应过程中形成环状中间体：中间体：2、1，3二醇的氧化二醇的氧化 对于烯丙位上的对于烯丙位上的1，3二（仲）醇，在铬酸的作用下，可二（仲）醇，在铬酸的作用下，可以氧化成二酮而不断键。以氧化成二酮而不断键。1，3二醇常用二醇常用Ag2CO3作氧化剂，得作氧化剂，得酮醇，即氧化酮醇，即氧化一个羟基（仲羟基），有的也可进一步脱水生成一个羟基（仲羟基），有的也可进一步脱水生成，不饱不饱和酮。和酮。3、1，n二醇的氧化（二醇的氧化（n 4）（1）用）用Ag

44、2CO3氧化氧化 对于两个都是伯羟基的二醇，或一个是仲羟基，另一个是对于两个都是伯羟基的二醇，或一个是仲羟基，另一个是伯羟基的二醇，在伯羟基的二醇，在Ag2CO3氧化作用下，都可得到内酯产物，氧化作用下，都可得到内酯产物，但但Ag2CO3用量必须大过量，应用受到限制。若用铬酸铜衍生用量必须大过量，应用受到限制。若用铬酸铜衍生物作氧化剂，用等摩尔的氧化剂即可。物作氧化剂，用等摩尔的氧化剂即可。（2）以）以TPAP作氧化剂作氧化剂 TPAP（Pr4N+RuO4-）也可将）也可将1，n二醇氧化成环内酯，并二醇氧化成环内酯，并且只需用催化量（且只需用催化量（5mol）。）。第一节第一节 烃类的氧化反应

45、烃类的氧化反应n一、烷烃的氧化：叔仲伯n1、脂肪族饱和烃的氧化n2、环烷烃的氧化n二、苄位烃基的氧化n1、氧化生成醇和酯：需选择适当的氧化剂如CAN、LTA、四氟醋酸铅等在无水醋酸介质中进行反应。n2、氧化生成醛：苄位甲基可被CAN（与高氯酸、乙酸等混和）、CrO3-Ac2O（与硫酸或硫酸/醋酸混和）氧化成芳醛。n3、氧化成酮、羧酸：苄位亚甲基被氧化成相应的酮，常用铈的络合物（如CAN）和铬（）的氧化物或铬酸盐。一些较强的氧化剂可氧化苄位甲基成相应的芳烃甲酸，如KMnO4、Na2CrO7、Cr2O3和稀硝酸等。n三、羰基位活性烃基的氧化n1、形成羟酮：常用LTA或醋酸汞作氧化剂。n2、形成1，

46、2二羰基化合物：SeO2（或亚硒酸）n四、烯丙位烃基的氧化n1、用二氧化硒氧化：氧化在乙酸中进行或与t-BuOOH共同作用生成相应的醇酯及醇，否则可进一步氧化成酮或醛。n2、用CrO3-吡啶配合物（Collins试剂）和铬的其他配合物（PCC）氧化n3、用过（氧）酸酯氧化：过酸酯在亚铜盐催化下，可在烯丙位上引入酰氧基，经水解可得烯丙醇类。第二节第二节 醇类的氧化醇类的氧化n一、伯、仲醇被氧化成醛、酮n1、用铬的化合物氧化：氧化铬、重铬酸盐、Collins试剂、PCCn2、用锰化合物氧化：高锰酸盐、二氧化锰n3、用碳酸银氧化：n4、二甲基亚砜n5、其他：Oppenauer氧化、用四醋酸铅氧化n二

47、、醇被氧化成羧酸：伯醇可被铬酸、高锰酸钾等氧化成酸n三、二元醇的氧化n1、1，2二醇的氧化：四醋酸铅、过碘酸等n2、1，3二醇的氧化：碳酸银n3、1，n二醇的氧化：碳酸银、TPAP第三节第三节 醛、酮的氧化反应醛、酮的氧化反应一、醛的氧化一、醛的氧化 一般情况下，醛易被氧化成羧酸，常用的氧化剂有铬酸、一般情况下，醛易被氧化成羧酸，常用的氧化剂有铬酸、高锰酸盐和氧化银等。高锰酸盐和氧化银等。高锰酸钾的稀硫酸溶液（即铬酸），可氧化糠醛为糠酸。高锰酸钾的稀硫酸溶液（即铬酸），可氧化糠醛为糠酸。n高锰酸钾的酸性、中性或碱性溶液都可用于氧化芳香醛和脂高锰酸钾的酸性、中性或碱性溶液都可用于氧化芳香醛和脂肪

48、醛成羧酸，并且收率较高。肪醛成羧酸，并且收率较高。新制备的氧化银是选择性较好的氧化剂，氧化能力较弱，适新制备的氧化银是选择性较好的氧化剂，氧化能力较弱，适用于醛的氧化，不影响其他易氧化基团，如双键。用于醛的氧化，不影响其他易氧化基团，如双键。鉴于氧化银价昂，可采用含有氧化铜的氧化剂作催化剂，通入空鉴于氧化银价昂，可采用含有氧化铜的氧化剂作催化剂，通入空气进行反应。反应中，氧化银起氧化作用后被还原成银，银即可被气进行反应。反应中，氧化银起氧化作用后被还原成银，银即可被氧化铜氧化再生成氧化银，而被还原生成的氧化亚铜由空气氧化再氧化铜氧化再生成氧化银，而被还原生成的氧化亚铜由空气氧化再生成氧化铜，这

49、样氧化银重复使用，降低成本。生成氧化铜，这样氧化银重复使用，降低成本。在芳香醛中，当醛基的邻位、对位有羟基等供电子基团时，在芳香醛中，当醛基的邻位、对位有羟基等供电子基团时，与有机过氧酸反应，醛基经甲酸酯阶段，最后转化成羟基与有机过氧酸反应，醛基经甲酸酯阶段，最后转化成羟基（Dakin反应）。反应）。当芳醛中没有取代基或供电子基团在间位，以及存在吸电子基当芳醛中没有取代基或供电子基团在间位，以及存在吸电子基团时，有机过氧酸则将芳醛氧化成羧酸。团时，有机过氧酸则将芳醛氧化成羧酸。达金反应达金反应（DakinDakin反应反应）是酚醛或酚酮与过氧化氢在氢氧化钠作用下反应生成二酚与羧酸的反应。由亨利

50、达金于1909年首先发现。n反应与BV氧化重排反应类似，一个可能的机理如下:对醛进行加成，然后苯基迁移，重排，甲酸酯水解，酸化生成二酚。Baeyer-Villiger氧化重排反应氧化重排反应是酮在过氧化物(如过氧化氢、过氧化羧酸等)氧化下，在羰基和一个邻近烃基之间引入一个氧原子，得到相应的酯的化学反应。醛可以进行同样的反应，氧化的产物是相应的羧酸。n环酮发生反应得到内酯。反应是一个典型的1,2-迁移反应。首先，反应物的羰基被质子活化(反应1)，从而易于接受过氧酸的亲核进攻（反应2）。亲核加成的产物中带有一个氧鎓离子，其质子将较容易转移到邻近的氧原子上，并通过正电荷与羰基共轭而获得额外的稳定性（