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2.6 有機物及鹽類氧化劑

2.6.1 異丙醇鋁

2'(或1')醇在異丙醇鋁(叔丁醇鋁等)的催化下,與過量酮(丙酮、環己酮)作用,羥基被氧化成羰基:

RR'CHOH+CH3COCH3 RCOR' +

這個反應具有良好的選擇性,僅能氧化分子中的—OH,對雙鍵無影響,因此,在分子中含有碳碳雙鍵或其他對酸不穩定的基團時,利用此法氧化較為合適。其逆反應稱為Meerwein-Ponndorf反應,因此,為了保證反應向正向進行,所用的丙酮必須過量。這個反應最常用于天然產物如生物堿、甾類化合物的制備,產率高達80%~95%,操作方便。

此方法也是氧化不飽和二級醇制備不飽和酮的有效方法。

2.6.2 四醋酸鉛

(1)概述

四醋酸鉛是選擇性很強的氧化劑,只對某些基團起作用。氧化劑可以從市場上購買到,也可以很方便地在實驗室制備:

Pb3O4+8CH3COOHPb(OOCCH34+2Pb(OOCCH32+H2O

Pb(OOCCH32+Cl2 Pb(OOCCH34+PbCl2

四醋酸鉛的熔點為175~180℃,穩定性很好。

(2)應用

主要用于鄰二醇的裂解、乙酰氧基的加成和取代。按照氧化的條件,被氧化物的結構、介質性質等的不同,有自由基型和離子型兩種氧化方式。

不管是什么方式都是由一個四醋酸鉛分子得到2個電子。

利用四醋酸鉛氧化反應,實驗操作是將被氧化物溶解在冰醋酸或苯中,慢慢加入理論量四醋酸鉛,在一定溫度下反應。當四醋酸鉛消耗完畢時,反應液對KI-淀粉試紙不發生顯色。反應后分離產物,如果以醋酸為溶劑,可以把反應液倒入水中,濾出產物用有機溶劑提取;如果以苯為溶劑,可把析出的醋酸鉛濾去,濾液用Na2CO3水溶液洗滌后,分出有機層蒸去溶劑。

四醋酸鉛可以用于多種有機化合物的氧化反應,其主要的用途是1,2-二醇、α-羥基酮、1,2-二酮以及α-羥基酸的氧化斷裂。四醋酸鉛在氧化鄰二醇成醛或酮時,不破壞CC;α-羥基酮經四醋酸鉛在乙醇溶劑中氧化切斷C—C;生成醛或酯:

四醋酸鉛只對鄰二醇起作用,對1,3-或1,4-二醇不容易起反應,其反應過程是經過環式中間體的過程。四醋酸鉛與1,2-二醇中的一個羥基形成一個開鏈的酯,然后形成五元環中間體,而后再分解為羰基化合物:

2.6.3 二甲亞砜

二甲亞砜(DMSO)是實驗室廣泛使用的非質子性極性溶劑。近年的研究表明,它是非常有用的選擇性氧化劑,能在酸、堿和脫水劑的協助下將伯、仲醇氧化為醛、酮,也能將上述醇的磺酸酯、一些活潑的鹵化物如α-鹵代酸、α-鹵代酸酯、芐鹵、α-鹵代苯乙酮等氧化為羰基化合物,而DMSO被還原為二甲硫醚:

使用時將DMSO、鹵代烷或對甲苯磺酸酯的混合物稍加熱即可。但一般需要一種質子接受體。這種氧化反應至多氧化到羰基化合物階段,而不影響其他基團。此反應已被用于苯甲酰甲基鹵化物、芐基鹵化物、磺酸伯酯、伯碘化物及部分仲磺酸酯的氧化中。

伯醇或仲醇在催化劑的作用下被DMSO氧化成醛或酮,條件溫和,產物分離簡單,費用低,收率高,是近年來發展的一個新的氧化劑。各種醇在溫和的條件下,與DMSO和草酰氯反應,然后用三乙胺處理,可以得到產率較高的羰基化合物,這是一種將敏感的醇氧化成醛的最好方法,反應機理如下:

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