（有机化学专业论文）超声辐射下邻二醇氧化合成邻二酮的研究.pdf

摘要 摘要 1 , 2 - 二酮是一类很重要的有机合成中间体和有机化工原料，可广泛应用于高分子固 化光敏剂、有机合成和药物合成的起始原料以及抑制低碳钢酸性腐蚀的抑制剂，同时还 是生物学中的重要化合物。1 ，2 一二酮的制备可以通过多种途径进行，氧化法就是其中很 重要的一种方法，通过1 ，2 一二醇的氧化可以很方便的得到1 ，2 一二酮。 超声辐射在有机合成中的应用研究近三十年来发展非常迅速，与传统的有机合成方 法比较，操作方便简单，反应条件温和，可缩短反应时间，提高反应收率。 论文总结了近些年来由l ，2 一二醇氧化合成1 ，2 一二酮的研究进展。超声辐射下，利用 金属锌或镧与四氯化钛组成的还原体系在乙酸乙酯中室温还原偶联芳香醛酮，得到相应 的1 ，2 一二醇；然后，以三氧化铬为氧化剂在超声辐射下由1 ，2 一二醇合成了系列1 ，2 一二酮。 与传统方法相比，反应时间短、产率高，反应中没有碳一碳键的断裂。 关键词超声辐射：片呐醇偶联；1 , 2 一二醇；1 , 2 一二酮；氧化 a b s t r a c t a bs t r a c t 1 , 2 一d i k e t o n e sa r eu s e f u lo r g a n i ci n t e r m e d i a t e sa n ds t a r t i n gc h e m i c a lm a t e r i a l s ，w h i c h c a nb ea p p l i e da sp h o t o s e n s i t i v ea g e n t si np h o t o c u r a b l ec o a t i n g s ，a sb i o l o g i c a l l yi m p o r t a n t c o m p o u n d s ，a si n h i b i t o r so ft h ea c i dc o r r o s i o no fm i l ds t e e l ，a n da l s o a ss t a r t i n gm a t e r i a l si n o r g a n i ca n dp h a r m a c e u t i c a ls y n t h e s i s t h e r ea r em a n ym e t h o d sf o rt h ep r e p a r a t i o no f 1 , 2 一d i k e t o n e s ，i nw h i c ht h eo x i d a t i o no f1 , 2 一d i o l st o1 , 2 一d i k e t o n e si s ac o n v e n i e n ta n d i m p o r t a n to n e u l t r a s o u n dh a si n c r e a s i n g l yb e e nu s e di no r g a n i cs y n t h e s i si nt h el a s tt h r e ed e c a d e s c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a lm e t h o d s ，t h i st e c h n i q u er e q u i r e ss p e c i a le q u i p m e n t ，b u ti se a s y t ob ec o n t r o l l e d an u m b e ro fo r g a n i cr e a c t i o n sc a r lb ec a r r i e do u ti nh i g h e ry i e l d s s h o r t e r r e a c t i o nt i m e ，a n dm i l d e rc o n d i t i o n sb yu l t r a s o u n di r r a d i a t i o n t h ep a p e rs u m m a r i z e dt h ed e v e l o p m e n to ft h er e p o r t so f1 , 2 一d i o l so x i d i z e dt o 1 , 2 一d i k e t o n e si nr e c e n ty e a r s t i t a n i u mt e t r a c h l o r i d ec a nb er e d u c e db yl af i l i n g sa n dz n p o w d e rt ot h ec o r r e s p o n d i n gl o wv a l e n tt i t a n i u mc o m p l e x ，w h i c hc a r li n d u c es o m ea r o m a t i c n d e h y d e sa n dk e t o n e st ot h ec o r r e s p o n d i n gp i n a c o l si nh i g hy i e l d sw i t h i ns h o r tt i m ei ne t h y l a c e t a t ea tr o o mt e m p e r a t u r eu n d e ru l t r a s o u n di r r a d i a t i o n t h e nt h e1 , 2 - d i o l sw e r eo x i d i z e dt o t h ec o r r e s p o n d i n g1 , 2 一d i k e t o n e sb yc r 0 3r e a g e n t su n d e ru l t r a s o u n di r r a d i a t i o n c o n p a r e dt o t h es t i r r i n gm e t h o d ，t h er e a c t i o nc a nb ec a r r i e do u ti nh i g h e ry i e l d s ，s h o r t e rr e a c t i o nt i m e ，a n d m i l d e rc o n d i t i o n su n d e ru l t r a s o u n di r r a d i a t i o n a n di nt h ep r o c e d u r et h e r ew a sn oc l e a v a g eo f c cb o n d s k e y w o r d s ：u l t r a s o u n di r r a d i a t i o n ；p i n a c o lc o u p l i n g ；1 , 2 - d i o l s ；1 , 2 - - d i k e t o n e s ；o x i d a t i o n l i 河北大学 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北大学或其他教育机构的学位或证书 所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示了致谢。 作者签名：玄2 盔函日期：立堑显年l 月上同 学位论文使用授权声明 本人完全了解河北大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年月日解密后适用本授权声明。 ， 2 、不保密圈。 ( 请在以上相应方格内打“4 ”) 作者签名： 导师签名： 日期：曼翌旦z 年月上同 醐：捌尹年4 月十r 保护知识产权声明 ( 孙雪丽) ，是河北大学化学与环境科学学院的( 二零零七) 届( 硕士) 研究生。 本人为获得河北大学( 理学硕士) 学位证书所提交的题目为：( 超声辐射下 邻二醇氧化合成邻二酮的研究) 的( 理学硕士) 学位论文，是我个人在导师( 李 记太) 指导并与导师合作下取得的研究成果，研究工作及取得的研究成果是 在河北大学所提供的研究经费及导师的研究经费资助下完成的。本人完全 了解并严格遵守中华人民共和国为保护知识产权所制定的各项法律、行政 法规以及河北大学的相关规定。 本人声明如下：本人以任何形式公开和传播科研成果和科研工作时，包 括发表的学术论文、学术交流、科技咨询和科技成果转让等行为时，如果 涉及到本论文所包含的研究内容和研究成果，本人将征得指导教师( 李记太 教授) 和河北大学的书面同意和授权。如果违反本声明，本人承担法律责任。 声明人：签名( 章) 阶驾伽 日期：矿岬， 引言 曼曼曼皇! 曼! 量曼! 曼! ! 曼! ! 曼! ! i _ mo _ i ：； i i mi mn l 曼曼曼鼍曼曼! 曼曼毫 引言 邻二酮是一类活泼的双官能团化合物，具有多个反应活性中心，是重要的有机化工 原料，可广泛应用于有机合成、药物合成。它在有机合成中是合成杂环化合物的重要起 始原料，还可用作光致固化涂料中的光敏剂；是药物合成和生物学上的重要化合物；工 业上还可作为抑制剂用于低碳钢的酸性腐蚀；生活中可用作食品、牙膏和空气清洁剂中 的除臭剂。最早的二酮类化合物是从植物中提取的，远不能满足人们的需要。因此，通 过合成方法来制备邻二酮类化合物具有重要意义。 合成二酮类化合物的方法主要有亲核加成一消去法、偶合法、氧化法等。其中，氧 化法是一种很重要的方法。其主要通过以下途径进行：( 1 ) 由炔烃或烯烃氧化合成邻二 酮【1 1 ：( 2 ) 由酮氧化合成邻二酮【2 】；( 3 ) 由邻羟基酮氧化合成邻二酮【3 】；( 4 ) 由邻二醇氧化 合成邻二酮。其中通过邻二醇的氧化来制备邻二酮是一种很有价值的合成途径。 超声辐射与传统的有机合成方法相比，因其操作方便简单，反应条件温和，可缩短 反应时间，提高反应收率，因此在有机合成中的应用研究非常广泛。 论文总结了近些年来由邻二醇氧化合成邻二酮的研究进展，发挥超声辐射技术的特 点，在超声辐射下使用低价钛诱发芳香醛酮的还原偶联得到邻二醇，进而以三氧化铬氯 化铵和固载的三氧化铬氯化铵氧化邻二醇合成系列邻二酮，得到了较好的效果。 河北人学硕十学何论文 第1 章由邻二醇氧化合成邻二酮的研究进展 邻二酮是一类活泼的双官能团化合物，具有多个反应活性中心，在化工生产和同常 生活中应用广泛。它是重要的有机合成中间体和药物合成的起始原料【4 】，可用于杂环化 合物【5 】和光致固化涂料中的光敏剂【6 】的合成；还可作为分析化学中的显色剂 7 】抑制低 碳钢的酸性腐蚀的抑制剂【8 】；同时还是生物学中的重要化合物【9 1 。在同常生活中，可用 作食品、牙膏和空气清洁剂中的除臭剂【l o 】。因此，通过有机合成方法来制备邻二酮类化 合物具有重要意义。 氧化法是合成邻二酮化合物的一种很重要的方法。其主要通过以下途径进行：( 1 ) 由炔烃或烯烃氧化合成邻二酮【1 】；( 2 ) 由酮氧化合成邻二酮【2 】；( 3 ) 由邻羟基酮氧化合成 邻二酮【3 】；( 4 ) 由邻二醇氧化合成邻二酮。其中通过邻二醇的氧化来制备邻二酮是一种 很有价值的合成途径。选择合适的氧化剂和催化剂是该领域研究的热点。本文以氧化体 系进行分类，介绍该方面的研究进展。 1 1 二甲亚砜氧化 a m o n 等【1 1 】研究了利用t f a a ( 三氟乙酸酐) 激活的d m s o ( 二甲亚砜) 氧化不同邻二 醇的结果。对于开链的邻二醇，如1 ，2 十二碳二醇氧化得到7 9 的0 【酮醛式的产物( 实 际分离得到的是其烯醇式的互变异构体) ；环状邻二醇1 氧化可得到6 8 邻二酮化合物2 ； 其他的二醇如c 括1 ，2 一环辛二醇、e r y t h r o 一2 ，3 一辛二醇和m e s o 1 ，2 二苯基一1 ，2 乙二醇， 都可以氧化得到高产率的二酮，但反应都需要在。6 0 0 c 的低温条件下进行。 r 1 o h b 焱一小o h b 电w 。h b l 2 2 d c c d m s o c 6 h 5 丧h c f 3 c o i b e n z o l ，r t , 2 4 h o 6 0 7 6 r 2 o r 2 ，o s c h e m e1 p f i t z n e r - m o f f a t t 试剂是d m s o 和d c cf n ，n 二环己基碳二酰亚胺) 组成的氧化体 2 第1 罩由邻二醇氧化合成邻二酮的珂f 究进展 皇曼曼! ! ! ! ! 曼曼! ! ! ! 詈曼曼曼蔓= 一一- - 一mm m 一一l 。m 鼍曼曼! 曼曼皇璺曼皇皇曼! 曼曼! 曼寰 系，可以用于氧化醇类化合物得到羰基化合物。以苯为溶剂，p f i t z n e r - m o f f a t t 一毗啶三氟 乙酸盐在室温下可以将邻二醇氧化到邻二酮( s c h e m e1 ) ，不但可以将2 ，3 丁二醇、 1 ，2 二苯基。1 ，2 乙二醇等邻二醇氧化成邻二酮，还可以将邻苯二酚氧化成邻苯醌。但副 产物二环己基脲和甲基硫代甲酯的形成及分离限制了其应用。 1 2t e o 氧化 t e m p o ( 2 ，2 ，6 ，6 - 四甲基一1 一哌啶氧化物) 是一种典型的氮氧化合物，可用于催化氧化 一些有机化合物。其中，将其用于邻二醇的氧化有很多的报道。 碱性次氯酸j = 和t e m p o 的衍生物组成的氧化体系【1 3 】，可以对不同的邻二醇进行氧 化。在o 0 1m o l 的3 的催化下，1 ，2 - 二苯基一1 ，2 - 乙二醇在p h = 9 5 的c h 2 c 1 2 n a o c l k b r ( o 1 m 0 1 ) 体系中进行氧化，当n a o c i 溶液为1 1t o o l 时得到的是8 5 的苯偶因，若n a o c l 溶液用量增加到2 4t o o l 时就可以得到9 7 的1 ，2 二苯基乙二酮，氧化产物的产率取决 于n a o c l 溶液用量的多少。 r | 占 r 2 0 c h 3 ，h 3 1 9 9 0 年i n o k u c h i 等【1 4 】手艮道了t e m p o 的衍生物和 b r o rb r + b r 。组成氧化体系，对 醇进行电化学氧化。其中，5 ，6 癸二醇在电量为6 0f m o i 时可以得到8 5 的5 ，6 一癸 二酮。 随后，在1 9 9 4 年b a n w e l l 等 1 5 】利用4 - a c e t a m i d o t e m p o 对甲苯磺酸组成的氧化体 系4 用于邻二醇的氧化。底物邻二醇与4 的摩尔比为1 ：5 时，顺式1 ，2 环辛二醇和反式 1 ，2 环辛二醇在c h 2 c 1 2 中搅拌7 2h 都得到了1 , 2 环辛二酮，产率分别为9 5 和9 0 ：2 ， 3 辛二醇和化合物5 反应7 2h 都可以得到9 0 的邻二酮产物；对于化合物6 、7 和8 在 经过2 2 4 8h 韵反应后可以得到中等偏上收率的邻二酮产物；化合物9 在经过2 4h 的反 应后得到的是烯醇式的化合物1 2 。当氧化剂4 用量减少到1 摩尔时，氧化二醇7 、l o 和1 1 得到的产物分别为1 3 、1 4 和1 5 。氧化剂4 的用量5 倍于底物，用量大、价格昂 贵，可能会限制其应用。 河北人学硕+ 学何论文 b r b r 占 4 h 3 0 t s o h = c l c l o c h 3 8 o h o h b r h b o ho h p h c i c l 567 i 、o h o h ，o c m c i 。 c l 0 h 9 o h ： p h c l c l b r b r o h 1 01 l p h b r b r 0 h 1 2 1 31 4 1 5 p h h a b e l 等【1 6 】在2 0 0 4 年报道了合成乙烯基- 1 ，2 - - - 酮的方法，在该方法中也使用了 4 - a c e t a m i d o t e m p o 和对甲苯磺酸组成的氧化体系( s c h e m e2 ) 。他们首先以巴豆醛为 原料合成乙烯基一1 ，2 一二醇，然后在4 - a c e t a m i d o t e m p o 和对甲苯磺酸的共同作用下将 乙烯基一1 ，2 一二醇氧化成乙烯基一l ，2 一二酮，收率1 6 7 5 。邻二醇氧化成邻二酮的过 程可看作是分步进行的，首先一个羟基被氧化，可分离得到高产率的氧化产物邻羟基酮， 第二个羟基由于邻位连接有了具有吸电子作用的羰基，氧化起来会比较困难，因此要得 到邻二酮，需要增加4 - a c e t a m i d o t e m p o 和对甲苯磺酸的用量，并且反应时问也需要 延长5 7 天。此反应用“一锅法”也可以完成，不需要保护或者活化一些敏感的基 9 h 1e q 4 a c e t a m i d o t e m p o 。o h r 旦丝坐一夕卜r o ho 塑2 5eq4-acetamido-tempo,5 e qp - t s o h o r 2 a且 s c h e m e 2 4 瓣 第1 罩由邻二醇氧化合成邻二酮的研究进展 鼍c ! _iii i lm _ _ i 曼曼! ! ! 曼! 皇曼曼曼 团，且反应过程中也没有发现碳一碳键的断裂。 t e m p o 作为氧化剂，具有氧化效率高、反应条件温和、环境友好等优点，但该试 剂价格较昂贵、分离回收有些困难。 1 3 溴素氧化 t b t o ( ( b u 3 s n ) 2 0 ) b r 2 在c c h 中可通过两种途径对邻二醇进行氧化【1 7 】。途径a ：二 醇首先与t b t o 在苯中反应转化成三f 丁基锡烷氧化物( t b s a ) ，再被溴氧化生成邻羟 基酮；途径b ：二醇与t b t o 和溴在溶剂四氯化碳中进行反应得到邻羟基酮。经过以上 两个途径得到的邻羟基酮再被氧化得到单一的产物邻二酮。对于苯乙烯基一1 ，2 乙二醇和 1 ，2 二苯乙烯基1 ，2 乙二醇，通过途径a 所得二酮的产率分别为7 2 禾d6 7 ，而通过途 径b 的产率有所降低，分别为6 3 和4 5 。在试图制备四甲基乙稀基1 ，2 7 , - - 醇和四 苯基乙稀基一l ，2 l - - 醇的t b s a 时没有得到预期的产物，可能是由于烷基或芳基的位阻 影响了t b s a 的生成。 n b s ( n 溴代t - - 酰亚胺) z s 】作为一种氧化剂也可以将1 ，2 二醇有效地氧化成1 ，2 二酮( s c h e m e3 ) 。氢化苯偶因、芳环上带卤素取代基的氢化苯偶因和氢化萘偶因在四 氯化碳中回流可以得到相应的邻二酮，而芳环上带有甲基和甲氧基的氢化苯偶因在氧化 过程中得到氧化产物和溴化产物的混合物。为了避免溴化反应的发生，在反应体系中通 常加入三甲胺、吡啶等质子受体。在反应中，m e s o 型的氢化苯偶因比以型的反应要快。 n b s 不但可以氧化1 ，2 二芳基一1 ，2 乙二醇，而且也可以氧化丌链和环状的邻二醇和苯偶 因类化合物得到较高收率的c b - 酮。 i 卜c h c h r h o 。 o h n b s ，c c l 4 ( p y r ) a ，8 0 一8 5 0 cr 一旷 一r o 0 s c h e m e 3 p t a b ( p h e n y l t r i m e t h y l a r n m o n i u mt r i b r o m i d e ，三溴化苯基三甲基铵) ，在s b b r 3 或 c u b r 2 的催化下可以有效的氧化二级醇 1 9 】。在甲醇中，利用p t a b s b b r 3 吡啶体系，d 氢化苯偶因、氢化茴香偶因和1 ，2 一二环己基一1 ，2 乙二醇反应1 0 1 9h 可得到9 1 9 5 的 邻二酮，且没有碳碳键的断裂；苯偶因、茴香偶因和1 ，2 二环己基邻羟基酮在该体系 下反应1 5 1 9h 也可以得到高产率的邻二酮。在p t a b c u b r 2 吡啶体系下，讲氢化苯偶 因和1 ，2 二环己基1 ，2 一乙二醇分别反应7 2 和6 0h ，只能得到5 4 和7 7 的邻羟基酮； 河北人学硕十学位论文 而苯偶因和茴香偶因分别反应6 6 和1 0h ，大部分却没有被氧化，原料回收率分别达到 8 2 和9 2 。可以看出，催化剂不但影响反应时间的长短，而且影响底物的氧化程度及 氧化产物的产率，催化剂s b b r 3 的催化效果要优于c u b r 2 。 j a i n 等【2 0 1 利用b r o m a m i n e t 和r u c l 3 组成的氧化体系在8 0o cp h = 8 4 的l , i i 水( 1 ：1 ) 溶液中，可以j l 孵l j 地将邻二醇氧化成邻二酮( s c h e m e4 ) 。溶液的p h 值对反应影响很大， 在中性条件下，反应进行较慢，需要6h 才能完成；在p h = 8 4 时，4 5m i n 就可以完成 反应；当p h 值到9 1 l 时，反应速度会下降，1 2h 仍不能完成反应。在p h = 8 4 时反应 中，不加催化剂，反应1 2h 无产物生成；加入0 5t 0 0 1 的催化剂r u c l 3 ，4 5m i n 则可 以使反应物完全转化为产物。因此较佳的反应条件是用r u c l 3 作为催化剂，溶液的p h 值为8 4 。 研究发现1 ，2 二芳基1 ，2 7 , - - 醇比脂肪邻二醇反应快，前者只需8 4 5m i n 就可得到 收率为8 5 9 7 的邻二酮，而后者反应5 5 6 0m i n 邻二酮的收率才达到8 0 。对于1 ，2 一 二芳基1 ，2 7 , - - 醇，芳环带给电子基的要比芳环带吸电子基的活泼。 r o h o h b r o m a m i n e t ，r u c l 3 x h 2 0 r 。 a c e t o n i t r i l e w a t e r ( 1 ：1 ) ，p h8 4 ( 8 0o c ) s c h e m e 4 r o 1 4 钼( v i ) 氧化 高价钼配合物m 0 0 5 p i c o ( 挖b u 4 n m o o ( 0 2 ) 2 ( c 5 h 4 n ( o ) c 0 2 ) ) 口1 1 可以选择性的氧化 一级和二级醇生成相应的醛或酮，而其他官能团如烯键、炔键等则不受影响。该报道只 简单的考察了氧化剂氧化m e s o 1 ，2 二苯基一1 ，2 7 _ , - - 醇的情况，得到8 6 的1 ，2 二苯基乙 二酮和1 4 的苯甲醛，表明在氧化过程中部分邻二醇发生了碳碳键的断裂，才导致了 苯甲醛的生成。 1 5 铬( v i ) 氧化 铬试剂是氧化有机物最常用的试剂之一，特别是在醇类氧化为羰基化合物的反应 中，显示出很好的效果。 超声辐射下，c r 0 3 - n h 4 c 1 在c h 2 c 1 2 中可在4 0 4 5m i n 内将1 ，2 二芳基一l ，2 - 乙二醇 氧化到1 , 2 二芳基乙二酮【2 2 】，且反应收率很高。反应过程是1 , 2 二芳基1 ，2 一乙二醇首先 6 第1 荦由邻二醇氧化合成邻二酮的研究进展 被氧化成邻羟基酮，继而氧化得到邻二酮。该反应中，氧化剂可能对环境带来一定的污 染且后处理麻烦，为了降低铬可能造成的危害及后处理方便，我们利用硅胶或蒙脱土 k 1 0 固载的a c c ( c r 0 3 n h 4 c 1 ) 在超声辐射下，对1 ，2 二芳基一1 ，2 一乙二醇进行氧化【2 3 1 ，取 得很好的效果，且反应后处理较简单。 超声辐射技术的应用，不仅反应时间短、产率高，而且化学选择性好，反应中没有 碳碳键的断裂。 1 6 高价碘氧化 i b x ( 1 6 ，2 碘酰基苯甲酸) 是近十几年来被广泛应用于各种官能团转化的高价碘 试剂之一，因其制备简单便、反应条件温和、产率高、选择性好、对环境友好等特点而 得到越来越多化学家的关注，同时也是著名的氧化剂d e s s m a r t i n 试剂( 1 7 ，d m p , 1 ，1 ，卜三乙氧酰基一1 ，卜二氢一1 ，2 一苯碘酰一3 ( 1 h ) 一酮) 的乙酰化前体。虽然早在1 8 9 3 年就被制得，但由于其在常规溶剂中溶解性差、易爆炸，所以应用较少。直到近1 0 年 来发现i b x 在二甲亚砜中具有良好的溶解性且安全，才使得i b x 成为应用较为广泛的 高效多功能氧化剂。 o a c 1 61 7 c o r e y 等【2 4 】曾利用i b x 氧化1 ，4 二醇到丫内半缩醛时，提及i b x 可以氧化1 ，2 二 苯基1 ，2 l - - 醇得到4 1 的苯偶因和2 4 1 勺l ，2 二苯基l - - 酮。f r i g e r i o 等【2 5 1 报道利用 溶解于d m s o 中的i b x ，不但能有效的氧化脂肪醇、脂环醇及一些萜类化合物上的羟 基，得到7 5 1 0 0 的羰基化合物( s c h e m e5 ) ，而且可将邻二醇氧化为邻二酮，并得到 很好的效果，反应中亦没有出现碳一碳键的断裂( s c h e m e6 ) 。例如，2 ，3 丁二醇在氧化 剂作用下，反应3h 可以完全转化为2 ，3 丁二酮；顺式1 ，2 环己二醇反应3 5h 得到8 1 的1 ，2 环己二酮；反式1 ，2 一环己二醇氧化5h 得到7 8 的l ，2 环己二酮；1 ，2 二苯基1 ，2 乙二醇反应2h 可得到9 3 的1 ，2 二苯基乙二酮。对于一些萜类化合物中的邻位二羟基 则是得到高产率( 8 5 9 3 ) 的邻羟基酮化合物。 河北人学硕十学1 7 ：论文 r r 纱裂 0 h n 0 2 ( i ) s o c l 2 ，h e a t d m s o r t r ( i ) c 乜o h , h e a t ，10 0 c 0 0 h ( on a n 0 2 ，h c i ，0 - 5 0 c ( i i ) k i ，9 1 i b x 0 k b r 0 3 ，0 7 3 mh 2 s o 中5 5 0 c ，3 h , 7 0 c o o c h 3 r r o p d - c ，c 心o h1 0 0 i ( dn a o h ，t h f - 屿o ( 3 1 一v v ) n ) a q h c i ，9 3 c o o c h 3h s c h e m e7 1 9 9 5 年，f r i g e r i o 等【2 6 j 又将i b x 成功的用于氧化带有氨基的醇类化合物，取得了很 好的效果，且氨基等含氮的基团不需要保护，氧化过程中也没有出现碳一碳键的断裂现 象。研究发现，i b x 与d m p 相比，前者在水和空气中很稳定，不需要特别的处理。在 l ，2 二苯基一1 ，2 一乙二醇的氧化反应中发现，i b x 在干燥的d m s o 中氧化l ，2 二苯基1 ，2 乙二醇到1 ，2 二苯基7 , - - 酮只需2h ；而在d m s o h 2 0 ( 9 1 ) 中氧化需要1 0h ，尽管水的 。八 仉 5 q e o 舔 m 趴 hcs 叫人 第1 章由邻二醇氧化合成邻二二酮的研究进展 量| i 一i i 一, 一l i l t 一i 一- _ 一一_ 一m i ! i 曼曼! 存在影响了反应速度，但也证明了水的存在也可以使反应发生。受到启示，t h o t t u m k a r a 掣2 7 】制备出了能够溶于水的i b x 的衍生物m i b x ( m o d i f i e di b x ) ( s c h e m e7 ) 。在室温 下以水或t h f h 2 0 为溶剂，用m l b x 氧化烯丙基醇和苄醇，可以得到很高收率的醛， 同时芳环上带有给电子基的苄醇也没有过度氧化产物的生成。将其用于邻二醇的氧化， 反应过程中没有氧化断链产物的生成。如1 ，2 二苯基1 ，2 乙二醇氧化可以得到8 1 的 1 ，2 二苯基乙二酮。在氧化1 苯基1 ，2 乙二醇时，得到了5 5 6 0 的2 羟基苯乙酮，表 明m i b x 选择性氧化了苄位的羟基。该方法克服了i b x 具有的潜在爆炸性，不能大量 储存，且只能溶解于d m s o 的缺点。 随着离子液体的研究与开发及其应用于有机反应的独特优点，l i u 等【2 8 1 用离子液体 f b m i m c l ( 1 丁基。3 甲基氯化咪唑翁盐) 和水为溶剂，在2 0o c 时用i b x 氧化苄醇、烯 丙基醇和一些脂肪二级醇得到8 8 9 9 的醛或酮。将其用于苯偶因和氢化苯偶因的氧 化，可分别得到9 6 和9 5 的邻二酮；氧化剂用量对冬b - - - 醇的氧化产物有着较大的影 响，当i b x 用量为1 1m m o l 时( 底物为1m m 0 1 ) 得到的是邻羟基酮，i b x 用量为2 5m m o l 时得到的是邻二酮( s c h e m e8 ) 。离子液体循环使用4 次对反应几乎没有什么影响，而 且氧化剂i b x 还可以回收再利用。 r o h r 2 0 a i b x ( i 1e q u i v ) ， b m i m c l h 2 0 ，2 0 。c b i b x ( 2 5e q u i v ) ， b m i m c l h 2 0 ，2 0 0 c s c h e m e8 2 0 0 4 年，y a d a v 等【2 9 】研究了以i b x 和d m p 为氧化剂，在离子液体【b m i m b f 4 中氧 化醇类化合物到羰基化合物的过程，反应得到了很高收率的醛酮化合物。将此扩展到邻 二醇的氧化，如1 苯基1 ，2 7 _ _ , - - - 醇和1 ，2 二苯基1 ，2 。乙二醇分别反应5 5h 和6h ，可得 到9 2 和9 5 的邻二酮；在d m p 的氧化下，分别反应3 5h 和4 h ，可得到8 7 和8 5 的邻二酮，且在反应中都没有碳碳键的断裂。 1 7n a b r 0 3 n a h s 0 3 氧化 溴酸钠是一种常见的氧化剂，可在l e w i s 酸、质子酸或溴的存在下用于醇、醚等的 9 k h 河北人学硕十学位论文 氧化。s a k a g u c h i 等【3 0 】研究了n a b r 0 3 n a h s 0 3 对l ，2 环己二醇的氧化，发现其用量及加 料的方式对反应有一定的影响。在室温c h 3 c n h 2 0 ( 1 0 3m l ) 中，邻二醇与 n a b r 0 3 n a h s 0 3 的摩尔比为5 ：6 时( n a h s 0 3 的水溶液是在3 0m i n 内逐滴加入) ，搅拌 2h 可得到9 5 的邻羟基酮和1 的邻二酮；当n a h s 0 3 的水溶液一次性加入，得到的是 5 1 的邻羟基酮、1 9 的邻二酮和1 8 的己二酸。当邻二醇与n a b r 0 3 n a h s 0 3 的摩尔 比为3 ：6 时，在c h 3 c n c h 2 c 1 2 h 2 0 ( 6 ：3 ：5 4 ) 中反应3h 得到8 的邻羟基酮、7 4 的邻二 酮和1 3 的e , - - 酸。对1 ，2 。环辛二醇进行氧化时，邻二醇与n a b r 0 3 n a h s 0 3 的摩尔比 为5 ：6 ，反应6h 得到6 9 的邻羟基酮和3 的邻二酮；增加邻二醇与n a b r 0 3 n a h s 0 3 的摩尔比到1 ：2 4 ，反应2h 得到9 4 的邻二酮矛t 1 4 , 于1 的邻羟基酮。j 下丁基一1 ，2 二醇、 j 下己基1 ，2 二醇和1 苯基1 ，2 乙二醇( 邻二醇与n a b r 0 3 n a h s 0 3 的摩尔比为5 ：6 ) 都被 氧化成了邻羟基酮，收率在8 9 9 1 。实验结果表明氧化剂的用量对氧化产物影响较 大。 1 8 过氧化氢氧化 过氧化氢作为一种常用的氧化剂，在反应过程中不会产生对环境有害的废弃物，是 一种对环境友好、清洁的氧化剂，使用过氧化氢作为氧化剂是绿色化学的研究热点之一。 1 w a h a m a 等【3 l 】利用3 5 的h 2 0 2 溶液在p c w p ( 过氧化钨磷酸盐) 催化下，于1 ，2 一二氯 乙烷中回流，氧化开链的邻二醇得到7 0 8 1 的邻二酮( s c h e m e9 ) ；该体系对于一些l ，2 二芳基1 ，2 二醇也有较好的收率，例如氧化l ，2 一二苯基1 ，2 乙二醇和1 苯基1 ，2 丙二醇 可分别得到7 3 和8 1 收率的邻二酮，但对脂肪环状的邻二醇氧化合成邻二酮却没有 得到满意的效果，反应中发生了碳碳键的断裂。例如，氧化l ，2 环辛二醇的只得到4 8 的邻二酮，同时还伴随辛二酸的生成；而1 ，2 一环己二醇只得到5 4 的己二酸。 j a i n 3 2 】等在以c h 3 r e 0 3 和3 0 h 2 0 2 溶液组成的氧化体系对邻二醇进行氧化 ( s c h e m ei o ) 发现，1 ，2 二芳基1 ，2 乙二醇的反应活性高于脂肪邻二醇的反应活性，前者 反应4 1 0h ，可得到8 0 9 7 收率的邻二酮，而后者反应1 2 1 2 5h ，邻二酮的收率仅 为7 0 7 5 。还发现邻二醇芳环上取代基的电子效应影响l ，2 。二芳基1 ，2 乙二醇的氧 化。芳环上带给电子基的反应活性较强，较易于被氧化，芳环上带吸电子基的反应活性 较弱，难于被氧化。 2 0 0 6 年，j o s e p h 等【3 3 】又研究了以h 2 0 2 和m p h t ( 1 8 ) 组成的氧化体系催化氧化醇或 邻二醇的反应( s c h e m e1 1 ) 。一级醇、二级醇或邻二醇在乙腈中回流，可以得到相应的 l o 第1 章由邻二醇氧化合成邻二酮的研究进展 _ ：i i i i 皇曼曼曼曼曼曼曼! 曼曼曼曼曼曼! 曼曼曼 醛、酮或邻二酮。例如，1 ，2 二芳基1 ，2 乙二醇在乙腈中回流1 0 2 5h 可得到8 5 9 6 的邻二酮；反式1 ，2 环己二醇反应o 5h 就可得到9 1 的1 ，2 环己二酮。在对四种1 ，2 二芳基1 ，2 乙二醇进行氧化时，发现芳环上带有给电子基的邻二醇反应活性较强，1 ，2 二( 对甲氧基苯基) 1 , 2 乙二醇和1 ，2 二( 对甲基苯基) 1 ，2 乙二醇分别反应1 0h 和 1 1 5h 就可得到9 6 和9 5 的邻二酮。 o hrpcwp r 0 丫r + nh 2 0 2 o ih c 2 h 4 c 1 2 ，r f o h r 人r + o h l n _ w 。h a c e o n i t r i l e ( r e f l u x ) ，m g s 0 4 s c h e m e1 0 s c h e m e1 1 o l n - w ( 1 o p c w p 。 i il f r rc r o o c 0 0 h c h o r 。o o k 7 。 一 河北大学硕十学傍论文 n一 。h b r 3 n 氏 现阶段对于该反应的机理还不太清楚，推测反应机理可能是m p h t 原位形成溴： 溴与醇反应，被还原成h b r ；然后h b r 与h 2 0 2 反应得到h o b r ，继而醇与h o b r 反应 得到羰基化合物( s c h e m e1 2 ) 。 鼢胁；鼢胁 l f r 1 。h ! ：边竺：r 1 嘶r 1 。 ，h b r 。i - - i b 。r = 刚oh+hobr叫r1；-obrr2 r i l | r 户。广+ r 一一尸o 2 。仝h n h p i c 。( a c a r c ) 3 r _ + 0 2 二= l 6 h ( 1 咖) c h 3 c n ，t e m p ，t i m e r s c h e m e1 3 1 9 分子氧氧化 氧气和空气是一种廉价易得、资源丰富的绿色氧化剂，可参与各种氧化反应。 1 w a h a m a 等【3 4 】以n 羟基邻苯二甲酰亚胺( n h p i ) c o ( a c a c ) 3 ( 乙酰丙酮钴) 作为催化剂， 在乙腈中用氧气氧化2 ，3 一辛二醇( s c h e m e1 3 ) ，当n h p i 用量为2 0m 0 1 ，c o ( a c a c ) 3 用 量为2m 0 1 时，6 5o c 下反应1 2h 得到7 5 的2 ，3 辛二酮和1 5 的j 下己酸。相同反应条 件下，1 ，2 二苯基1 ，2 一乙二醇在7 5o c 时可氧化得到8 4 的1 ，2 二苯基一1 ，2 7 , - - 酮和1 4 的邻羟基酮。而l ，2 - 环己二醇和1 ，2 环辛二醇很难被选择性氧化得到邻二酮，前者得到 2 6 的1 ，2 环己二酮和3 0 的己二酸，后者得到4 2 的1 ，2 环辛二酮和4 4 的辛二酸。 1 2 啡o r 第1 章由邻二醇氧化合成邻二酮的研究进展 曼曼曼曼! 曼! ! 苎! 曼! 曼曼苎鼍曼皇- - - - n nm ml m m 鼍曼曼鼍皇! 蔓舅苎 1 10 生物酶氧化 2 0 0 6 年，o g e l 3 5 】等以d m s o 为溶剂以生物酶s t e p 为氧化剂，使苯偶因和氢化苯 偶因氧化得到1 ，2 二苯基乙二酮( s c h e m e1 4 ) ，前者直接氧化生成1 ，2 二苯基乙二酮， 后者先被氧化成立体专一的苯偶因，苯偶因进一步氧化得到l ，2 二苯基7 , - - 酮。 1 11 其他体系 1 9 7 2 年，s t e v e n 等冈以( p h 3 p ) 3 r u c l 2 作为催化剂，以苯亚甲基丙酮作为氢的受体， 将邻二醇氧化成相应的邻二酮( s c h e m e1 5 ) 。在催化剂存在下，该反应经过中间产物邻 羟基酮，进而转变到目标产物。此方法没使用氧化剂，避免了副反应的发生，缺点是反 应温度较高和使用了昂贵的钉催化剂。 h h + 2 s c h e m e1 4 口3 ( p h 3 p ) r u c l 2 1 9 5 0 c o + 2p h c h z c h 2 c c h s | i s c h e m e1 5 在由邻二醇氧化合成邻二酮的反应中，选择合适的氧化体系是关键。寻求研发清洁 的、对环境友好的廉价高效氧化体系是该领域发展的重点。 河：化大学硕士学位论文 i i 第2 章超声辐射下低价钛诱发的芳香醛酮的还原偶联 摘要：超声辐射下，锌粉或镧屑可将四氯化钛于室温下还原成相应的低价钛配合物， 在乙酸乙酯中诱发芳香醛酮还原偶联，在较短时间内可得到一定收率的片呐醇。t i c l 4 z n 体系中，芳环上带对烷氧基的芳香醛或酮所生成的产物表现出了较高的非对映选择性。 l a t i c l 4 体系中，芳香醛的偶联效果较好，芳环上带有吸电子基的芳醛片呐醇收率较高， 而带给电子基的芳醛收率偏低。同时一些芳醛有较高的立体选择性，得到刃型异构体 比例较高的片呐醇。 月j j 吾 醛酮的还原偶联合成片呐醇的经典而有效的方法之一，也是形成碳一碳键的有效途 径【3 7 1 。片呐醇是有机合成中重要的中间体，具有两个手性中心，经拆分后可作为不对称 合成的手性试剂或用于构建具有生物活性的骨架分子【3 引，广泛用于农药、医药等精细化 学品的合成。近些年来，m g 3 9 1 、m n 4 0 1 、a 1 4 1 1 、h l 捌、s m l 2 4 3 1 、z n 4 4 1 、c p v ( c o ) 4 【4 5 】、 t i 和稀土金属【4 7 4 9 】等多种金属试剂及其络合物已用于片呐醇偶联反应。为了有效控制 反应的化学选择性和立体选择性，寻求新的金属试剂、新的反应体系和新的合成方法一 直是人们关注和研究的热点。 低价钛( l v t ) 或低价钛配合物在惰性气氛中具有很好的还原性能，在羰基化合物偶 联反应中引起了人们的极大关注【5 0 】。1 9 7 3 年，m u k a i y a m a 5 1 1 首次将低价钛试剂运用于 醛酮的还原偶联反应，此后，随着制备低价钛还原体系的改进和扩充，利用低价钛配合 物合成片呐醇的研究也在逐步深入，近年来也有诸多文献报道。c l e r i c i 等分别在1 9 8 2 年【5 2 】和1 9 9 6 年【5 3 】报道了t i c l 3 诱发的芳香醛酮的还原偶联，得到了立体选择性较高的 片呐醇，但对于芳环上有给电子基的芳香醛反应活性较低。2 0 0 0 年，厉廷有【5 4 】等用 t i c l 4 m g 诱发片呐醇偶联得到了高的立体选择性的产物。2 0 0 1 年，y a m a m o t o 【”j 等用 c p 2 t i p h 得到较高的非对映选择性的产