Reference Books 教材：闻韧主编,药物合成反应,化学工业出版社, ,第209页~第249页。

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1 Reference Books 教材：闻韧主编,药物合成反应,化学工业出版社,2010.07,第209页~第249页。
J. H. Fuhrhop, G. Li, E. J. Corey, 张书圣, 温永红, 李英, Organic synthesis : concepts and methods, Wiley-VCH, 2003. 本书共10章，内容涵盖合成化学的各个研究领域，主要包括碳链的形成、官能团的转换、生物高分子和树枝状聚合物、组合混合物及选择等。 Foreword.Preface to the Third Edition.Abbreviations.Synthesis of Carbon Chains.Carbocycles.Functional Group Interconversion (FGI).Heterocycles and Arenes.Biopolymers and Dendrimers.Combinatorial Mixtures and Selection.Concepts in Nanometer-Sized Skeletons and Modules. The Internet and the Feedstock.Retrosynthetic Analysis, Sketches of Syntheses, Tandem Reactions and Green Chemistry.Seventy-Seven Conclusions in Alphabetical Order.References.Subject Index.

2 Chapter 6 Oxidation Reaction E-mail: mengge@mail.xjtu.edu.cn
第六章 氧化反应 Chapter 6 Oxidation Reaction Tel: QQ: 2016, 04, 20-25

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4 课外训练：装修化合物 1. 每位同学选择两个氧化剂； 2. 查该氧化剂在有机药物合成中的应用；
3. 撰写一篇小论文(引用近5~10年的文献)； 4. 参考论文模版：包括: 中英文摘要，前沿，应用分析(40)； 5. 要求用Chemdraw绘制化学结构(20)； 6. 要求用Endnote管理文献(20)； 7. 用Word 编辑文档，上交电子版和纸本。 参考论文模版

5 广义：发生电子转移，使碳原子上的电子云密度降低。
概 述 定义： 是一类使有机化合物分子中氧原子增加或氢原子减少的反应。 狭义：加氧去氢; 广义：发生电子转移，使碳原子上的电子云密度降低。 氧化反应是一类使底物(原料)增加氧或失去氢的反应，从而使底物中有关碳原子周围的电子云密度降低，即碳原子失去电子或氧化态升高。因此，也可认为氧化反应是一类使有机分子中氧原子增加或氢原子消除的反应。 虽然有些反应(如卤化、硝化、磺化等)在反应过程中底物有关碳原子周围的电子云密度降低，有关碳的氧化态也有所升高，但习惯上这些反应不归属于氧化反应，所以，本章内容不包括形成C—X、C—N和C—S键的反应。 虽然催化脱氢和典型的氧化反应有所差异，但习惯上却常把它们和氧化反应同时讨论。

6 深入讨论定义 氧化反应是一类原料中有关碳原子氧化态升高的反应。 氧化态升高举例： 特点：① 条件难以控制
② 实验室和工业上不同, 工业上用O2

7 氧化反应的用途 氧化反应是药物合成中的一类基本反应。利用氧化反应可以制备各种含氧化合物，如等；也可以制备各种不饱和芳香化合物、不饱和烃类等。 氧化反应通过各种氧化剂来实现，使用不同氧化剂可得到不同氧化程度、不同氧化位置或者不同立体异构的氧化产物。 各种氧化剂

8 氧化反应的分类 氧化反应可分为化学氧化、生物氧化、电解氧化、催化氧化。本章重点讨论化学氧化(各种氧化剂的使用特征)，适当涉及催化氧化。
化学氧化法的优点： (1)反应条件温和且容易控制，操作方便； (2)选择性高。 化学氧化法的缺点： (1)氧化剂价格贵，有的对环境存在污染； (2)多为间歇生产，生产能力低

9 各种不同的氧化剂的氧化反应机理也不尽相同。
第一节 氧化反应的机理 各种不同的氧化剂的氧化反应机理也不尽相同。

10 一、电子反应机理 1．亲电反应 (1) 亲电加成 碘和湿羧酸银氧化烯键成1,2-二醇。
羧酸银和碘形成碘正离子，与双键形成环状碘化物，乙酰氧负离子由碘桥三元环的背面进攻。 位阻小！

11 碘和湿羧酸银氧化烯键成1,2-二醇 形成五元环状正离子，进一步水解成顺式1,2-二醇单乙酰酯。 Result analysis：
富电子烯键的两个碳原子上加一个OH，形成顺式1,2-二醇。

12 (2) 亲电取代 反应举例：二氧化硒(SeO2)氧化烯丙位烃基生成烯丙醇。
SeO2作为亲烯组分与具有烯丙位氢的烯发生亲电烯反应(ene reaction)，脱水，[2,3]-σ迁移重排，恢复原来双键，硒酯裂解，得到烯丙醇。 Result analysis： 烯键α-质子被羟基取代。

13 (3) 亲电消除 i．铬酸氧化醇成醛或酮的反应，使醇羟基上的质子和其相邻碳原子上的质子被消除，形成羰基(碳氧双键) 。
因伴随着碳原子上的质子消除，故碱性条件对该反应有利。 Base：有利于掘去H质子！ 讨论：铬酸和醇形成的铬酸酯后断裂成醛酮！

14 中间体铬酸酯断裂的两种方式 分子内断裂： 分子间断裂：

15 酮羰基α,β-质子经亲电消除成烯键，得α,β-不饱和酮。
ii·SeO2选择性脱去酮羰基α,β-氢 酮的烯醇式和二氧化硒形成硒酸酯，经 [2,3]-σ迁移重排、β-消除。 Result analysis： 酮羰基α,β-质子经亲电消除成烯键，得α,β-不饱和酮。

16 竞争性反应分析 第二节 烃类的氧化反应 二氧化硒脱氢与二氧化硒氧化羰基α-位活性亚甲基生成α-二酮(参见本章 第二节 烃类的氧化反应 中 的相关内容) 二氧化硒脱氢和二氧化硒氧化羰基α-位活性亚甲基生成α-二酮具有类似的中间体，相互竞争，同时存在。 当反应条件和底物结构有利于α-消除时，生成α-二酮，含水二噁烷、乙醇作溶剂时有利于α-消除； 当反应条件和底物结构有利于β-消除时，生成 α,β- 不饱和酮，叔丁醇和芳香化合物作溶剂时对β-消除有利。

17 2. 亲核反应 (1) 亲核消除 反应举例：二甲基亚砜(DMSO)氧化醇生成醛或酮。
亲电试剂(E)活化DMSO，生成活性锍盐(Sulfonium salt)，与醇反应形成烷氧基锍盐，发生消除反应，生成醛或酮和二甲硫醚。

18 常用强亲电试剂

19 氧化剂DMSO/DCC的应用 用途：醇羟基质子和其邻位碳上质子消除形成羰基。
过程：酸催化下，DCC和DMSO生成活性锍盐，再和醇作用得烷氧锍盐；在碱催化下，失去质子，同时S-O键断裂，得醛或酮和二甲硫醚。 活性锍盐 烷氧锍盐

20 (2) 亲核加成 过氧化物氧化α,β-不饱和酮形成α,β-环氧化酮的反应使缺电子烯键变成环氧基。
ROO-对α,β-不饱和酮的缺电子烯进行亲核加成，然后形成环氧化合物。 在此过程中 α,β-不饱和双键有形成单键的可能，故链状化合物中双键构型变换是可能的，趋势是由不稳定构型变为稳定构型。

21 (3)亲核取代 反应举例： 四醋酸铅[Pb(OAc)4]氧化羰基α-位活性C-H键生成α-醋酸酯酮的反应。

22 二、自由基反应机理 1．自由基加成 O2氧化酮羰基α-位氢成α-羟基的反应为自由基加成机理。
首先是酮烯醇化，然后被氧化成自由基，进行单电子的转移，生成的过氧化物被还原剂如P(OC2H5)3有效地还原成醇。 反应历程：

23 2. 自由基取代 反应机理： 自由基取代反应为单电子转移过程。 经历4个环节： 1. 溴化亚铜与过酸叔丁酯生成叔丁氧基自由基，
2. 后者与底物的烯丙位氢产生烯丙基自由基， 3. 烯丙基自由基与二价铜离子生成烯丙正离子， 4. 此烯丙正离子和羧酸负离子作用，完成烯丙位酰氧基化，生成α-烯酯。

24 2. 自由基取代反应的实例 过氧酸酯氧化烯丙位烃基成α-烯酯的反应使富电子烯键α-质子被烷酰氧基取代。

25 3. 自由基消除 例1. 用Fremy盐在稀碱水溶液中将酚(和芳胺)氧化成醌。 Fremy盐：亚硝基过硫酸钾

26 例2. CrO3催化t-BuOOH氧化亚甲基为酮
铬经历Cr(VI)-Cr(V)-Cr(Ⅵ)循环过程

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28 第二节 烃类的氧化反应 第二节 烃类的氧化反应
 第二节 烃类的氧化反应 第二节 烃类的氧化反应 饱和脂肪烃中C-H键的氧化，由于反应条件激烈、产物复杂、不易控制和收率低等原因，在药物合成中意义不大。叔碳原子上的C-H键比其他饱和C-H键易于氧化。苄位和烯丙位C-H键及羰基口-活性氢的氧化较为常见，故本节重点讨论之。 一、苄位C—H键的氧化 苄位C—H键被氧化生成相应的芳香醇、醛、酮或羧酸，氧化反应的产率较高。形成醇的反应常需经卤代、水解两步反应得到。当用氧化剂直接氧化时，产物往往不能停留在羟基化合物阶段，而会进一步氧化，或是两者的混合物。用铑络合物作催化剂，将芳烃进行空气氧化时，根据反应条件不同，苄位亚甲基可被氧化成相应的醇或酮。 1．氧化生成醛 苄位甲基可被氧化成相应的醛基。由于醛基易被进一步氧化，使氧化反应停留在醛基阶段比较困难，故需用选择性氧化剂。较好的氧化剂有三氧化铬-乙酐(CrO3-Ac2O)、硝酸铈铵[(NH4)2Ce(NO3)6，CAN]。 (1)反应通式 (2)反应机理 ①硝酸铈铵(CAN)作为氧化剂 氧化机理为单电子转移过程，中间经过苄醇，反应需水参与。

29 烃类氧化的底物结构特征 苄位(成醛,酮,羧酸) 酮羰基邻位(成醇,羰基) 烯丙位(成醇,醛,酮)

30 一、苄位烃基的氧化 1. 生成醛

31 1. 苄位氧化成醛 1 氧化 ①铬酐-醋酐(CrO3-Ac2O)氧化苄位甲基形成醛基

32 制备：HCl, H2SO4滴加到CrO3中，蒸馏除水
1. 苄位氧化成醛 ② 二氯铬酰: 埃塔 (Etard) 试剂 制备：HCl, H2SO4滴加到CrO3中，蒸馏除水 有两种方法一种是铬酐加盐酸，一种是重铬酸钾和氯化钾加硫酸。 ②铬酰氯 作为氧化剂 (Etard反应) 氧化机理有离子型和自由基型两种。 离子型： (3)影响因素 ①反应温度的影响 用硝酸铈铵为氧化剂，同样的苄位甲基，在不同的反应温度下，可得到不同的氧化产物。较低的温度对苄位甲基氧化成相应醛的反应有利。如邻二甲苯在50 ～60℃ 下用硝酸铈铵氧化，可接近定量地得到邻甲基苯甲醛；而在高温下反应，则主要得到邻甲基苯甲酸。 ②电子效应的影响 芳环上存在硝基、氯等吸电子基团时，对苄位甲基氧化成相应醛的反应不利，收率降低。如间硝基甲苯和间氯甲苯用铈盐氧化时，产物间硝基苯甲醛和间氯苯甲醛的收率都为50％～60％。 (4) 应用特点 ①硝酸铈铵作为氧化剂 硝酸铈铵对苄位C—H键的氧化选择性好，操作简便，收率高。反应在酸性介质中进行。 用硝酸铈铵氧化多甲基芳烃时仅一个甲基被氧化。例如： ②三氧化铬一醋酐作为氧化剂 用三氧化铬一醋酐作为氧化剂氧化苄位甲基成醛基，需在H2SO4或H2SO4／AcOH混合

33 1.苄位氧化成醛

34 1. 苄位氧化成醛 ③ 硝酸铈铵[Ce(NH4)2(NO2)6] CAN

35 反应在酸性介质中进行，不论有几个甲基，最终只氧化一个
1. 苄位氧化成醛 ③ 硝酸铈铵[Ce(NH4)2(NO2)6] CAN 的氧化作用 反应在酸性介质中进行，不论有几个甲基，最终只氧化一个

36 Summary 常用形成苯甲醛法的总结

37 常用氧化剂：Na2Cr2O7， KMnO4， HNO3等
2 氧化成酸或酮 2.1 氧化成酸 常用氧化剂：Na2Cr2O7， KMnO4， HNO3等 ①铬酸：

38 2.1 氧化成酸或酮 ②KMnO4为氧化剂

39 2. 氧化成酸 ③硝酸为氧化剂(稀硝酸)

40 2. 氧化成酸 ④空气氧化(O2) (在碱或钴盐存在下，空气氧化可使苄位甲基氧化成羧基)

41 2.1 常用形成酸法的总结

42 2.2 氧化成酮

43 2.1 形成酮 Cyclic alkane Ketone

44 二. 羰基α-位的氧化 1. 形成α-位羟基酮 ① Pb(OAc)4 (LTA) or ② Hg(OAc)2 反应机理

45 (3) 影响因素 反应决速步：酮烯醇化， 产物的结构：取决于烯醇化位置。
催化剂：三氟化硼(BF3)可催化酮的烯醇化并对动力学控制的烯醇化作用有利，有利于羰基α-位活性C-H键氧化。

46 (4) 应用特点: α-羟基酮的制备 当原料分子羰基α-位同时含有活性甲基、亚甲基或次甲基时，生成多种α-羟基酮混合物。
三氟化硼：对活性甲基的乙酰氧基化有利。

47 1.形成a-羟酮： 氧化剂：Pb(OAc)4 * *
例1. 3-乙酰氧基孕甾-20-酮在BF3存在时，主要被氧化成3,21-二乙酰氧基孕甾-20-酮。 * * 甾体17-位羰基α-位活性烃基的氧化

48 例2. 形成α-位羟基酮

49 2. 生成1,2-二羰基化合物 SeO2或亚硒酸(H2SeO3)可将羰基α-位C-H键氧化成羰基。 (1)反应通式

50 ① SeO2为氧化剂的反应机理：首步骤为烯醇化
2. 形成1,2-二羰基化合物 ① SeO2为氧化剂的反应机理：首步骤为烯醇化 烯醇化 二氧化硒将羰基α-位的活性亚甲基氧化成羰基的反应为亲核消除反应机理。 SeO2向酮的烯醇式进行亲电性进攻形成硒酸酯，进而发生[2,3]-σ迁移重排，形成1,2-二羰基化合物，而SeO2则被还原成单质硒。

51 (3) 影响因素 温和氧化剂SeO2：常用二噁烷、乙酸、乙酐、乙腈作溶剂，在溶剂回流温度下反应。
过量SeO2 ：用量不足会将羰基α-位活性C-H键氧化成醇，若以乙酐作溶剂则生成酯，难以进一步氧化，所以SeO2稍过量。 若溶剂中存有少量的水，会使氧化反应加速，这可能是亚硒酸在起作用。

52 (4) 应用特点 ① 1,2-二酮的制备 二氧化硒对羰基两边α-活性C-H氧化缺乏选择性，
只有当羰基仅有一边存在α-活性C-H键或两边的α-活性C-H键处于相似位置时，才有合成意义。如：

53 2. 形成1,2-二羰基化合物举例 两侧相似位置 有一边存在α-活性C-H键

54 形成1,2-羰基化合物的替代试剂 SeO2有剧毒且腐蚀皮肤，应用受限。 相互替代

55 替代试剂举例：亚硝酸甲酯 1,2-羰基化合物

56 ② α-酮酸的制备 羰基α-活性甲基可被氧化成羧基，生成α-酮酸。
反应过程常伴有脱羧等进一步氧化，但控制好反应条件也可几乎定量得到α-酮酸。

57 Review- 2016,04,22 1. Oxidation mechanism
Electronic reaction mechanism（Addition， substitution，Elimination） Free radical mechanism 2. Oxidation of active alkanes Benzyl -CH2- Adjacent -CH2- to carbonyl group Allyl -CH2-

58 三. 烯丙位活性C-H键的氧化 合适的氧化剂可将烯丙位甲基、亚甲基或次甲基氧化成相应的醇、醛或酮，而不破坏双键。

59 1. 用二氧化硒氧化 1) 反应通式 2) 反应机理： 亲电取代
SeO2氧化烯丙位氢成羟基的反应属ene反应和[2,3-]-σ迁移重排机理。

60 (3) 影响因素 ① SeO2可将烯丙位活性C-H键氧化成醇，进一步氧化成羰基化合物(醛或酮)。
如要得醇，氧化反应需在醋酸溶液中进行，产物以醋酸酯形式分离，再水解得醇。

61 SeO2/H2O/HOAc体系的选择性规则 ② 当化合物有多个烯丙位活性C-H键时， SeO2氧化选择性规则有以下几种情况.

62 1. SeO2/H2O/HOAc ① 对于多个烯丙位，优先氧化取代基多的一侧烯丙位

63 1. SeO2/H2O/HOAc ② 在①原则下，CH2 ＞ CH3 ＞ CHR2

64 SeO2/H2O/HOAc体系氧化规则 ③ 在①②相矛盾时，按①

65 ④ 环内双键 ④ 在 ②前提下优先氧化环上的烯丙位， 双键碳上取代基较多一边的环上烯丙位C-H键被氧化。 环内CH2

66 ⑤ 末端双键: 重排、羟基引入末端 Guillemonat 规则（1939）

67 SeO2氧化的选择性规则 (a) 首先氧化双键碳上取代基较多一边的烯丙位活性C-H键。
(b) 在不违背上述规则条件下，氧化顺序是CH2>CH3>CHR2。 (c) 当上述两规则有矛盾时，一般遵循规则(a)。 (d) 双键在环内时，双键碳上取代基较多一边的环上烯丙位C-H键被氧化。 (e) 末端双键在氧化时，常会发生烯丙位重排，羟基引入末端。

68 (4) 应用特点: 烯丙醛的制备 用SeO2在乙醇中可将烯丙位甲基氧化成醛。

69 2.用CrO3-吡啶络合物(Collins试剂)和铬的其他络合物氧化
Collins试剂是分子内盐 (CrO3.2Py CH2Cl2)，是CrO3(Py)2结晶溶解在CH2Cl2中的溶液，是选择性氧化剂，对双键、硫醚等不作用，可选择性将烯丙位亚甲基氧化成酮。

70 (3) 应用特点: 烯丙酮的制备 用Collins试剂在二氯甲烷中可将烯丙位亚甲基氧化成酮。

71 发生烯丙双键移位 移位原因 反应机理: 自由基消除反应。 形成的中间体烯丙基自由基转位后更稳定。

72 3. 用过(氧)酸酯氧化 过(氧)酸酯在亚铜盐催化下，在烯丙位α-碳引入酰氧基，水解得烯丙醇。
由于酰氧基不会被继续氧化，不存在进一步氧化产物，可用于合成烯丙醇类化合物。

73 合成烯丙醇类化合物 有机过酸酯 (引入酰氧基后水解) 得烯丙醇 水解

74

75 第三节 醇的氧化

76 一. 伯、仲醇被氧化成醛、酮

77 用铬化合物氧化

78 一. 伯、仲醇被氧化成醛、酮 1. 铬酸为氧化剂

79 1. 铬酸(H2CrO4)为氧化剂 1. 反应机理

80  1) 铬酸为氧化剂 甾体环上位阻大的OH反而易被氧化。 因为脱氢是控制反应速率的步骤。

81 Example

82 2) Jones试剂 应用特点：选择性氧化有机化合物 1. 能氧化仲醇成酮，不影响分子中的双键或叁键； 3. 可氧化烯丙醇(伯醇)成醛；
3. 把醇溶于丙酮或DCM中，然后滴入Jones试剂； 4. 该氧化反应一般在低于室温下进行。

83 Jones试剂的配置方法 Jones试剂是由三氧化铬、硫酸与水配成的水溶液。 具体步骤：
将三氧化铬(CrO3, 26.72g)溶于浓硫酸(H2SO4, 23mL)中，然后以水稀释至100mL即得。

84 2. Jones试剂的应用

85 3．铬酐-吡啶络合物 3. 铬酐-吡啶络合物的种类： 烯丙位、苄位-OH(不改变双键位置) 适合于所有对酸敏感的官能团的醇类氧化
Collins试剂：CrO3:Py=1:2 PCC: 氯铬酸吡啶盐 PDC: 重铬酸吡啶盐 烯丙位、苄位-OH(不改变双键位置) 适合于所有对酸敏感的官能团的醇类氧化

86 3. 铬酐-吡啶络合物

87 4. 用锰化合物氧化

88 4．锰化合物的氧化   ① 采用KMnO4

89 采用KMnO4的氧化

90 ② 采用活性MnO2 新鲜制备的MnO2，用于烯丙醇的氧化

91 采用活性MnO2的氧化

92 5. Ag2CO3为氧化剂 5. Ag2CO3为氧化剂 烯丙位羟基较仲醇更易被氧化
羟基活性顺序： 烯丙位OH>仲-OH>伯-OH

93 专用型氧化剂： Jones试剂 CrO3/H2SO4 不饱和键、分子构型及氨基、羰基等对氧化剂敏感的基团不发生变化。

94 Collins试剂：三氧化铬-双吡啶络合物
性质：深红色晶体。易吸潮。溶于二氯甲烷等惰性溶剂中。 制备：将铬酐分批加到经低温冷却的过量无水吡啶中制取(切勿倒加，易着火!)。 在有机合成中用作将伯醇或仲醇氧化为醛或酮的氧化剂，尤其适用于分子中含有对酸敏感的基团(如缩醛)或碳碳双键的醇的氧化，它们一般不受影响。

95 Collins试剂的改进：Sarette试剂
分子式：CrO3·C5H5N 性质：由铬酐与吡啶形成的一种配位化合物。黄色固体。 用作醇类的氧化剂，特别适用于分子中含有对酸敏感的基团(如缩醛)或易氧化的官能团(如碳=碳双键)的醇类。

96 三氧化铬吡啶络合物： (1) PCC(Pyridinium Chlorochromate)试剂 (2) PDC(Pyridinium Dichromate)试剂

97 Collins versus Sarette
Sarette 和 Collins试剂区别： 制备方法； 配位数目； 阴离子种类； 应用范围等。 Collins试剂: 制备特别需要注意安全，要避光避热。 Sarette试剂：制备需注意控制低温反应。

98 2)适合于甾族、生物碱及碳水化合物等的氧化。
6. 二甲亚砜 1) 二甲基亚砜可被DCC、Ac2O、三氟乙酸酐、草酰氯、 三氧化硫等活化，在温和条件下将醇氧化。 2)适合于甾族、生物碱及碳水化合物等的氧化。

99 Strong electrophillic reagent：
Active Sulfonium salt foul smell

100 6.1 DMSO-DCC法 Moffatt Oxidation
伯醇和仲醇用二甲亚砜(DMSO)及二环己基碳二亚胺(DCC)和磷酸处理时氧化得到醛和酮类的反应，称为Pfitzner-Moffatt 醇羟基氧化反应。磷酸可用NCCH2COOH，C5N5N.CF3COOH，C5H5N.HCl，C5H5N.H3PO4代替。 The Pfitzner–Moffatt oxidation is a chemical reaction which describes the oxidation of primary and secondary alcohols by dimethyl sulfoxide (DMSO) activated with a carbodiimide, such as dicyclohexylcarbodiimide (DCC). The resulting alkoxysulfonium ylide rearranges to generate aldehydes and ketones, respectively.

101 6.1 二甲亚砜-DCC Sulfonium salt

102 Examples 92% 70%

103 Albright-Goldman Oxidation
6.2 DMSO-Ac2O Albright-Goldman Oxidation DMSO-Ac2O(能氧化选择性差、位阻大的醇)

104 6.2 DMSO-Ac2O法 95%

105 6.3 Swern oxidation The Swern oxidation is a chemical reaction whereby a primary or secondary alcohol is oxidized to an aldehyde or ketone using oxalyl chloride, dimethyl sulfoxide (DMSO) and an organic base, such as triethylamine. When Alton E. Bailey died tragically at the age of 46 in May 1953, it was felt that his accomplishments should be honored in some way. In 1954, the North Central Section of AOCS was formed, and in 1958 it announced the establishment of an achievement award in his memory. In 1959 the first Alton E. Bailey medal was presented to Virgil C. Mehlenbacher (AOCS president, 1949), an early pioneer in analytical methods development for the fats and oils industry. Other early Bailey Award winners include Ralph Potts, the father of the oleochemical industry and Professor T.P. Hilditch, an early pioneer in triglyceride composition and structure work. Since then, the award has been made annually to eminent scientists from many countries "to recognize outstanding research and exceptional service in the field of lipids and associated products." Daniel Swern Bailey Award， 1966

106 Reaction map of Swern Oxidation
The reaction is known for its mild character and wide tolerance of functional groups.

107 思考题 1. Swern 氧化反应的氧化试剂是什么？ 2. Swern 氧化反应的原料和产物分别是什么？

108 Swern oxidation：DMSO-CF3COOH
适用范围广， 对立体位阻大的羟基氧化有利， 反应较为激烈， 反应时间较短， 故反应温度较低。

109 Also：氯甲酸酯-DMSO法

110 Oppenauer 氧化 奥芬脑尔氧化：又称奥氏氧化
(Oppenauer氧化和H2CrO4氧化均不适合伯醇的氧化) Oppenauer oxidation, named after Rupert Viktor Oppenauer, is a gentle method for selectively oxidizing secondary alcohols to ketones.

111 8. N-卤代酰胺为氧化剂 N-卤代酰胺:NBS:N溴代琥珀酰亚胺,NBA:N溴代乙酰胺, NCA:N-氯代乙酰胺

112 9. Other Methods Dess-Martin： 氧化性很好。
Corey试剂?: 氧化条件相对比较温和，在空气中放置一段时间而无变化，使用范围很广。

113 3,5-di-tert-butyl-1,2-benzoquinone(1)
Oxidative deamination of amines with 3,5-di-tert-butyl-1,2-benzoquinone Corey, E.J.; Achiva, K. A new method for the oxidation of primary amines to ketones. J. Am. Chem.Soc. 1969, 91, 1429–1432. Vinsova’, J.; Horak V. 3,5-Di-tert-butyl-1,2-benzoquinone as a model compound of pyridoxal. Chem.Listy 2003, 97, 1157–1167. Corey试剂

114 二. 醇被氧化成羧酸 常用氧化剂：六价铬化合物，KMnO4

115 二. 醇被氧化成羧酸

116 三. 1,2-二醇的氧化 常用氧化剂：Pb(OAc)4, HIO4 醛酮 1 Pb(OAc)4作氧化剂

117 三. 1,2-二醇的氧化 1 Pb(OAc)4作氧化剂

118 1,2-乙醇的氧化 反应条件：无水 反应条件：水溶液

119 1 Pb(OAc)4作氧化剂

120 2 过碘酸为氧化剂 (HIO4·2H2O) (H5IO6)

121 Oxidation from alcohols to aldehydes or ketones

122 57% 78% 80%

123 Oppenauer 氧化 奥芬脑尔氧化：又称奥氏氧化
Oppenauer oxidation, named after Rupert Viktor Oppenauer, is a gentle method for selectively oxidizing secondary alcohols to ketones. (Oppenauer氧化和H2CrO4氧化均不适合伯醇的氧化)

124 Oppenauer醇脱氢反应 Meerwein-Ponndorf-Verley还原逆反应，
利用烷氧基铝使仲醇氧化为酮。该反应已被广泛应用于甾醇的氧化，特别是将烯丙位仲醇羟基氧化成,-不饱和酮，有良好选择性。 常用催化剂：叔丁醇铝， 常用氧化剂：丙酮、环己酮。

125 机理：

126 Oppenauer氧化的应用 反应可逆，加大丙酮量(既作溶剂又作氧化剂) 氧化特点
The reaction is the opposite of Meerwein-Ponndorf-Verley reduction. The alcohol is oxidized with aluminium isopropoxide in excess acetone. This shifts the equilibrium toward the product side.

127 应用：氧化天然产物 Oppenauer氧化

128 Application The Oppenauer oxidation is used to prepare analgesics in the pharmaceutical industry such as morphine and codeine. For instance, codeinone is prepared by the Oppenauer oxidation of codeine.

129

130 第四节 醛酮的氧化

131   一. 醛的氧化 (一)醛的氧化 常用氧化剂：铬酸、KMnO4 Ag2O，有机过氧酸，MnO2

132 1. KMnO4为氧化剂

133 酸性： 76~78% 中性： 78~84%

134 2. 铬酸为氧化剂 75%

135 3 Ag2O为氧化剂 Ag2O is a weak oxidizer

136 Ag2O选择性氧化剂，用于含有其他易氧化基团的不饱和醛，芳香醛的氧化
97% 83~95% Ag2O选择性氧化剂，用于含有其他易氧化基团的不饱和醛，芳香醛的氧化

137 4 有机过酸为氧化剂 4 有机过酸：(氧化芳醛)

138 4. 有机过酸为氧化剂

139 90% 反应机理：

140 芳香醛：芳环上有供电子基b式重排 芳环无取代或吸电子基a式重排

141 二. 酮的氧化 1．Baeyer-Villiger氧化 1．Baeyer-Villiger 拜尔-维利格 氧化

142   1.Baeyer-Villiger氧化

143 (二)酮的氧化 铬酸、KMnO4，过氧酸为常用氧化剂 70~85% 75%

144

145 第五节 含烯键化合物的氧化

146 氧化剂：碱性条件下用过氧化氢H2O2，t-BuOOH叔丁基过氧化氢，过氧三氟乙酸碱性条件
  一. 烯键的环氧化 氧化剂： HOOH，ROOH，RCOOOH 1. α,β-不饱和羰基化合物的环氧化 氧化剂：碱性条件下用过氧化氢H2O2，t-BuOOH叔丁基过氧化氢，过氧三氟乙酸碱性条件

147 一 烯键的环氧化 1 与羰基共轭双键的环氧化 1 与 共轭双键的环氧化 作用机理：亲核加成

148 1. 与羰基共轭双键的环氧化 单键过渡态使得双键构型转换变为可能， 二者都得到E式构型。

149 1. 与羰基共轭双键的环氧化 环氧化的立体选择性 或者构型较为稳定的产物 Notes：
1)条件的pH值的控制： 影响产物结构；保护酯基不被水解！ 2)手性催化剂或手性助剂

150 2. 不与羰基共轭双键的环氧化 2．不与 共轭的双键的氧化(电核密度高) ①H2O2 过氧化氢,或烷基过氧化氢ROOH/
2．不与 共轭的双键的氧化(电核密度高) ①H2O2 过氧化氢,或烷基过氧化氢ROOH/ (催化剂为:V、W、Mo、Cr等的配合物) 供电子基多的双键优先环氧化

151 烷基过氧化氢为氧化剂 Example？ 93% 选择性氧化烯丙醇的双键 环与羟基的顺式异构体为主

152 Sharpless epoxidation
The Sharpless Epoxidation reaction is an enantioselective chemical reaction to prepare 2,3-epoxyalcohols from primary and secondary allylic alcohols. The stereochemistry of the resulting epoxide is determined by the diastereomer of the chiral tartrate diester (usually diethyl tartrate or diisopropyl tartrate) employed in the reaction. The oxidizing agent is tert-butyl hydroperoxide. Enantioselectivity is achieved by a catalyst formed from titanium tetra(isopropoxide) and diethyl tartrate. Only 5-10 mol% of the catalyst in the presence of 3Å molecular sieves (3Å MS) is necessary.

153 Sharpless不对称环氧化反应 一种不对称选择的化学反应，可以用来从一级或者二级烯丙醇制备2,3-环氧醇。
巴里·夏普莱斯和Katsuki 2001 NP 2006 RNP

154 ②有机过酸为氧化剂：过氧苯甲酸、过氧甲酸、过氧醋酸、三氟过氧醋酸、间氯过氧苯甲酸
2. 不与羰基共轭双键的环氧化 ②有机过酸为氧化剂：过氧苯甲酸、过氧甲酸、过氧醋酸、三氟过氧醋酸、间氯过氧苯甲酸 特点：1) 双键电子云ρ越高，越易氧化 80%

155 2. 不与羰基共轭双键的环氧化 特点：2) 形成的环氧环在位阻小的一侧 3) 电子云密度低 用CF3CO3H

156 2. 不与羰基共轭双键的环氧化 特点：3) 的形成，不改变原来双键的立体构型 过氧酸环氧化有立体选择性：顺式加成

157 二. 烯键被氧化成1,2-二醇的反应 1 生成顺式1,2-二醇: 顺式羟基化 氧化剂：KMnO4, OsO4, Woodward法

158 1. KMnO4为氧化剂 关键: 控制反应条件: a. 溶剂；水, 或含水有机溶剂(丙酮、乙醇、叔丁醇)
b. 计算量低浓度KMnO4(1~3%) c. pH>12 d. 低温

159 (1) KMnO4为氧化剂(1～3%高锰酸钾水溶液，有机相/水相，pH>12)
机理:

160 氧化过程机理的详细剖析 与pH有关：KMnO4量 浓度有关

161 二.烯键被氧化成1,2-二醇的反应 1. 生成顺式1,2-二醇
KMnO4为氧化剂

162 KMnO4为氧化剂 80%

163 1. 生成顺式1,2-二醇 (2)OsO4为氧化剂(四氧化锇)

164 (2)OsO4为氧化剂:(四氧化锇) ????

165 1 生成顺式1，2-二醇

166 (3) Woodward法 (I2+RCOOAg+H2O)
1 生成顺式1，2-二醇 (3) Woodward法 (I2+RCOOAg+H2O) Woodward顺式羟基化反应： 烯类用碘及乙酸银在乙酸水溶液中处理得到顺式二醇的反应称为Woodward 顺式羟基化反应。

167 (3) Woodward法 (I2+RCOOAg+H2O)
Mechanism

168 (3) Woodward法(I2+RCOOAg+H2O)
1 生成顺式1,2-二醇 (3) Woodward法(I2+RCOOAg+H2O)

169 特点：反应条件温度，专一，不影响其他基团。

170 Woodward法

171 2．氧化成反式1,2-二醇 反式羟基化主要方法有二： Prerost反应，有机过氧酸

172 2．氧化成反式1，2-二醇 ① 有机过氧酸(生成 后水解)

173 1) 有机过氧酸为氧化剂

174 邻苯二甲过氧酸？ 71%

175 French chemist Charles Prévost (1899-1983).
2．氧化成反式1，2-二醇 ② Prevost反应 I2 + RCOOAg(无水) The Prévost reaction is chemical reaction in which an alkene is converted by iodine and the silver salt of benzoic acid to a vicinal diol with anti stereochemistry. I-RCOOAg 在无水条件下和烯烃作用得反式1,2-二醇的双乙酰衍生物 French chemist Charles Prévost ( ).

176 2. 氧化成反式1,2-二醇 ② Prevost反应 I2 + RCOOAg(无水)

177  三 烯键断裂氧化 1．KMnO4为氧化剂 1．KMnO4为氧化剂 (PH<12 一般7～12；9～12 )

178 1．KMnO4为氧化剂 1．KMnO4为氧化剂 (pH<12 一般7～12；9～12 ) 70%

179 2．臭氧为氧化剂

180 2. 臭氧分解

181   3.臭氧为氧化剂

182 3．臭氧为氧化剂

183  Summary

184

185  第六节 芳烃的氧化反应

186 一. 芳烃的氧化开裂 1. KMnO4为氧化剂

187 五、芳烃的氧化反应 (一)芳环的氧化开裂

188 2.氧化成醌 苯难氧化，稠环较易

189 2.催化氧化O2/V2O5产物为顺丁烯二酸

190 3. 芳环的酚羟基化 对位 > 邻位

191

192 第七节 脱氢反应

193 脱氢反应的定义 从分子中移去一对或几对氢形成不饱和化合物。

194 脱氢反应的分类 2. 根据底物中化学键类型分类： 碳氢键断裂，形成碳碳双键 氮氢键断裂，形成碳氮双键

195 3.根据反应底物结构类型分类 一、羰基的α,β脱氢反应 1. 二氧化硒为脱氢剂 2. 醌类为脱氢剂 3. 有机硒为脱氢剂 二、脱氢芳构化
1. 催化脱氢 2. DDQ为脱氢剂 3. 其它氧化剂为脱氢剂

196 一、羰基的α,β脱氢反应

197 1.用在甾酮类羰基的α,β位引入双键 C O H 2 A c S e / t - B u ( 6 5 % ) S e O 2 / C 6 H
l A c H3 ( 8 4 % )

198 某些链状化合物在两个羰基之间存在亚(次)乙基时，也易发生脱氢反应
H 3 C 2 O ( 4 % ) S e /

199 二氧化硒催化羰基α,β-脱氢机理 R C H CH O S e β消除 α消除

200 2. 醌类为脱氢剂 O C N l O C l 四氯-1,4-苯醌 (氯醌) 2,3-二氯-5,6-二氰苯醌 (DDQ)

201 用于甾酮脱氢及脂环酮的脱氢 O H H O D D Q / C H 6 h O O H H O / C H 6 h O
如，4-烯-3-酮甾体化合物用醌类脱氢，一般可生成1,4-二烯-3-酮甾体化合物和4,6-二烯-3-酮甾体化合物，激烈反应还可生成1,4,6-三烯-3-酮甾体化合物。 O H H O D D Q / C H 6 6 6 h O O H H O 氯醌 / C H 6 6 6 h O

202 DDQ催化羰基α,β-脱氢反应机理 机理 ( Ⅰ ) = = ( Ⅱ ) H O Q 1 O O H Q 2 O O Q 1 D H Q 2
4 O 2 3 O 4 6 ( Ⅰ ) 1 2 3 3 H Q 2 O O 4 6 Q 1 = D 4 6 H 机理 Q 2 = 氯醌 ( Ⅱ )

203 醌类催化羰基α,β脱氢反应特点 1. DDQ反应活性高，可脱氢生成1,4-二烯-3-酮甾体化合物。
2. 氯醌反应活性低，生成4,6-二烯-3-酮甾体化合物。 3. 反应中若有强酸催化，主要得到4,6-二烯 -3-酮甾体化合物。

204 醌类催化脱氢举例 雄甾-4-烯-3,17-二酮用DDQ作脱氢剂，在苯中无催化剂催化时，得雄甾1,4-二烯-3,17二酮；
当有强酸(HCl或PTS)催化时，产物是雄甾4,6-二烯-3,17-二酮。 O D Q / H C l 苯或二噁烷 二噁烷

205 3. 有机硒为脱氢剂 主要有卤化苯基硒、二苯基二硒 C H 2 3 O S e 6 5 1 ~ 0C ( 8 9 % )
1) Li(i-Pr)2/THF/-780C 2) C6H5SeBr/-780C NaIO4/MeOH/H2O

206 酯和内酯可经历类似反应形成α,β不饱和酯和内酯
有机硒为脱氢剂的羰基α,β脱氢 酯和内酯可经历类似反应形成α,β不饱和酯和内酯 1 ) L i ( s o - P r 2 / T H F -7 8 0C C 6 5 S e O 3 % N a I 4

207 二、脱氢芳构化

208 部分氢化的含氮杂环亦能被贵金属催化脱氢芳构化 。
1. 催化脱氢 已存在一个双键的六元环较易被催化脱氢芳构化，而完全饱和的环较难被芳构化。 P d - C / u m e n ( 4 % ) 部分氢化的含氮杂环亦能被贵金属催化脱氢芳构化 。 H N P d - C / e c a l i n ( 5 ~ 2 % )

209 在催化脱氢芳构化过程中，某些基团可被氢化和氢解。
C H 3 O P d - 2 C H 2 O P d - 1 0C , h 3 5 ( 7 % )

210 2. DDQ为脱氢剂 存在一个双键，即可使之脱氢芳构化。 D Q C H 3 h l o r a n i / x y e

211 具有季碳原子的碳环化合物，脱氢芳构化时，可使取代基移位，而不失去碳原子。
C H 3 D Q 8 0C

212 一般五元、六元环比七元环易于脱氢芳构化。
脱氢芳构化受底物环大小影响 环大小对脱氢芳构化有影响， 一般五元、六元环比七元环易于脱氢芳构化。 D Q

213 3. 其它氧化剂为脱氢剂 N H 过量 M n O 2 / P h ( 7 9 % )

214

215 第八节 胺的氧化反应

216 不同级胺的氧化 胺中的氮原子结合状态不同，选用氧化剂不同，反应条件不同，氧化产物也不同。

217 一、伯胺的氧化 1．反应通式 伯胺的氧化可经历下述过程 硝基还原的逆过程 C N H O
From the lowest valence of N C N H 2 O 硝基还原的逆过程

218 2. 反应机理 有机过氧酸作为氧化剂时为自由基消除反应机理。

219 (1) 氧化剂的影响 用过氧酸在冷却条件下氧化苯胺，若过氧酸过量，产物为亚硝基苯；若过氧酸不过量，则产物为氧化偶氮苯。 ( ) 氧化偶氮苯
N H 2 C 3 O 过量 冷 氧化偶氮苯 氧化产物取决于反应试剂、反应条件及苯胺的类型。

220 (2) 电子效应的影响 2,6-二吸电子基取代的苯胺用过氧苯甲酸或过氧化氢氧化，得相应的亚硝基化合物，收率较高。 N H F C O / l
5 O / l 3

221 应用: 伯胺氧化制备硝基化合物 一般碱性较弱的苯胺，用氧化能力强的过氧酸，可直接将它们氧化成硝基化合物；
用氧化能力弱的过氧酸只能将它们氧化成亚硝基化合物。 N H 2 O C 3 / 一般碱性较弱的苯胺，用氧化能力强的过氧酸，可直接将它们氧化成硝基化合物。 氧化能力弱的过氧酸，则只能将它们氧化成亚硝基化合物。 苯胺结构的影响

222 应用：制备难合成的硝基化合物 将伯胺氧化成硝基化合物，对一些较难合成的硝基化合物的制备很有意义。 N H 2 C l F 3 O /

223 脂肪族伯胺的氧化 脂肪族伯胺用适当试剂在碱性介质中氧化，产物一般是醛亚胺、醛肟等；在酸性介质中，产物则是醛或酮。
反应机理是：脂肪族伯胺的氨基所在的碳上有氢，伯胺的氧化产物——亚硝基化合物，与其互变为醛肟或酮肟，肟类接着水解生成醛、酮。

224 二、仲胺的氧化 1. 反应通式 仲胺可被过氧化物(如H2O2)、过氧酸等氧化，产物一般是烃基羟胺、硝酮(nitrones)或氧化胺(amine oxides)及其缩合产物。

225 2. 反应机理 有机过氧酸作为氧化剂时，为自由基消除反应机理。

226 3. 应用特点 (1) 羟胺和硝酮化合物的制备 脂肪族仲胺用过氧化氢氧化得到羟胺，收率低。当产物中氮原子的α-碳上有氢时，可被进一步氧化，得到硝酮化合物，收率一般较高。

227 环状仲胺的氧化 环状仲胺α-碳上没有氢时，用过氧化氢或过氧酸氧化， 则得到羟胺和氮氧化物。 例如：

228 (2)甲酰苯胺的制备 仲胺也可用活性二氧化锰氧化，产物一般是混合物，但N-甲基苯胺和MnO2反应，主要是N-甲基被氧化，氧化产物为甲酰苯胺，收率甚高，可超过80％。芳环上的取代基对反应速率有影响，给电子基促进反应的进行，而吸电子基(如对位硝基)在室温时，完全抑制反应。

229 三、叔胺的氧化 1.反应通式 氧化试剂不同，叔胺的氧化产物也不同。 活性MnO2氧化叔胺的氮烃基有三种常见方式：

230 2. 反应机理：自由基消除 有机过氧酸和叔胺反应的机理类似于双键和过氧酸的环氧化反应。
增加过氧酸的亲电性，或增加叔胺的亲核性，都可加快氧化反应。

231 3.应用特点 (1)叔胺氧化成醛 用活性MnO2氧化叔胺主要是氮烃基被氧化。例如：
其他烃基比甲基更易被MnO2氧化。因为活性MnO2氧化是自由基历程，其他烃基自由基比甲基自由基易于形成。

232 (2) 胺氧化物的制备 脂肪叔胺非常容易和过氧化氢水溶液或醇溶液，以及在金属催化剂存在下和烃基过氧化氢反应，主要生成氧化胺(amine oxides)。

233

234 Oxidant：DMSO Ref：Swern Oxidation MOOC
第九节 其他氧化反应 Oxidant：DMSO Ref：Swern Oxidation MOOC

235 一、卤化物的氧化 1. 反应通式 卤代烃类在某些情况下比烃类易被氧化，可被氧化成醛或酮等羰基化合物。

236 2．反应机理：亲核消除 二甲基亚砜(DMSO)是活性卤代烃的选择性氧化剂，先反应形成烷氧基锍盐中间体，然后在碱作用下进行β-消除得到羰基化合物。

237 3.影响因素 碘化物最易被DMSO氧化，溴化物次之，氯化物最难。
碱的作用：除中和酸防止副反应，也是反应本身必需，它夺取反应中间体烷氧基锍盐分子中甲基上的氢，促使进一步分解以完成反应。

238 4.应用：α-酮醛的制备 α-溴代酮可被DMSO氧化成α-酮醛，收率很高，一般不被进一步氧化成酮酸。
其他如α-卤代酮、α-卤代酸、苄卤等都能被氧化成相应的羰基化合物。例如：

239 二、磺酸酯的氧化 1.反应通式 伯醇和仲醇的磺酸酯均可被二甲基亚砜氧化成羰基化合物，生成的醛一般不被进一步氧化，且反应较快，收率也很好。

240 2. 反应机理：亲核消除 先形成烷氧基锍盐中间体，再分解为羰基化合物。 与卤代烃的氧化过程类似！

241 3. 应用: 磺酸酯氧化制备羰基化合物 若醇或卤化物可先转化成磺酸酯，再用DMSO氧化。 条件：碱性(NaHCO3，N-甲基吡啶、三乙胺)。
为使利血平酸甲酯C18-羟基转为羰基，可先成磺酸酯，后用DMSO氧化。 Reserpine derivatives

242 DMSO with activating reagents
主要应用及特点： 伯醇、仲醇醛、酮 条件温和，产品纯，收率高，易分离

243 Thanks！

244 New types of oxidative catalyst compound
铬盐或铈盐+钴盐：得到：氧化催化复合剂； 如：醋酸钴的使用 有利于苄为的氧化； 生成醛基化合物！