2.6 有机物及盐类氧化剂
2.6.1 异丙醇铝
2'(或1')醇在异丙醇铝(叔丁醇铝等)的催化下,与过量酮(丙酮、环己酮)作用,羟基被氧化成羰基:
RR'CHOH+CH3COCH3 RCOR' +
这个反应具有良好的选择性,仅能氧化分子中的—OH,对双键无影响,因此,在分子中含有碳碳双键或其他对酸不稳定的基团时,利用此法氧化较为合适。其逆反应称为Meerwein-Ponndorf反应,因此,为了保证反应向正向进行,所用的丙酮必须过量。这个反应最常用于天然产物如生物碱、甾类化合物的制备,产率高达80%~95%,操作方便。
此方法也是氧化不饱和二级醇制备不饱和酮的有效方法。
2.6.2 四醋酸铅
(1)概述
四醋酸铅是选择性很强的氧化剂,只对某些基团起作用。氧化剂可以从市场上购买到,也可以很方便地在实验室制备:
Pb3O4+8CH3COOHPb(OOCCH3)4+2Pb(OOCCH3)2+H2O
Pb(OOCCH3)2+Cl2 Pb(OOCCH3)4+PbCl2
四醋酸铅的熔点为175~180℃,稳定性很好。
(2)应用
主要用于邻二醇的裂解、乙酰氧基的加成和取代。按照氧化的条件,被氧化物的结构、介质性质等的不同,有自由基型和离子型两种氧化方式。
不管是什么方式都是由一个四醋酸铅分子得到2个电子。
利用四醋酸铅氧化反应,实验操作是将被氧化物溶解在冰醋酸或苯中,慢慢加入理论量四醋酸铅,在一定温度下反应。当四醋酸铅消耗完毕时,反应液对KI-淀粉试纸不发生显色。反应后分离产物,如果以醋酸为溶剂,可以把反应液倒入水中,滤出产物用有机溶剂提取;如果以苯为溶剂,可把析出的醋酸铅滤去,滤液用Na2CO3水溶液洗涤后,分出有机层蒸去溶剂。
四醋酸铅可以用于多种有机化合物的氧化反应,其主要的用途是1,2-二醇、α-羟基酮、1,2-二酮以及α-羟基酸的氧化断裂。四醋酸铅在氧化邻二醇成醛或酮时,不破坏CC;α-羟基酮经四醋酸铅在乙醇溶剂中氧化切断C—C;生成醛或酯:
四醋酸铅只对邻二醇起作用,对1,3-或1,4-二醇不容易起反应,其反应过程是经过环式中间体的过程。四醋酸铅与1,2-二醇中的一个羟基形成一个开链的酯,然后形成五元环中间体,而后再分解为羰基化合物:
2.6.3 二甲亚砜
二甲亚砜(DMSO)是实验室广泛使用的非质子性极性溶剂。近年的研究表明,它是非常有用的选择性氧化剂,能在酸、碱和脱水剂的协助下将伯、仲醇氧化为醛、酮,也能将上述醇的磺酸酯、一些活泼的卤化物如α-卤代酸、α-卤代酸酯、苄卤、α-卤代苯乙酮等氧化为羰基化合物,而DMSO被还原为二甲硫醚:
使用时将DMSO、卤代烷或对甲苯磺酸酯的混合物稍加热即可。但一般需要一种质子接受体。这种氧化反应至多氧化到羰基化合物阶段,而不影响其他基团。此反应已被用于苯甲酰甲基卤化物、苄基卤化物、磺酸伯酯、伯碘化物及部分仲磺酸酯的氧化中。
伯醇或仲醇在催化剂的作用下被DMSO氧化成醛或酮,条件温和,产物分离简单,费用低,收率高,是近年来发展的一个新的氧化剂。各种醇在温和的条件下,与DMSO和草酰氯反应,然后用三乙胺处理,可以得到产率较高的羰基化合物,这是一种将敏感的醇氧化成醛的最好方法,反应机理如下: