《拜耳维立格氧化》PPT课件

Baeyer-Villiger氧化反应,白科研吴巴意腊熊和建,2012.1.12,主要参考书目：现代有机反应第一卷，胡跃飞、林国强主编,历史背景,Baeyer-Villiger氧化反应（B-V反应）是在过氧试剂的存在下，醛和酮被氧化生成酯或内酯的反应，有机合成中常用的氧化反应之一。,1899年，德国化学家AdolfVonBaeyer和瑞士化学家VictorVilliger在对萜烯衍生物分子中的环酮结构进行氧化开环时发现：将薄荷酮、葛缕薄荷酮或樟脑与过硫酸氢钾在室温混合，没有生成预期的开环产物，而得到的是相应的内酯，这就是Baeyer-Villiger氧化反应最早的例子。次年，他们又报道使用有机过氧酸也可以发生类似反应。,+,+,在过氧试剂的存在下，醛和酮被氧化生成酯或内酯的反应。其反应过程中伴随着一个基团从碳原子向氧原子的迁移。,反应机理,H+,O-O键断裂,R重排,-RCOO-,-H+,Criegee中间体,基团迁移顺序,基团的迁移顺序：叔烷基仲烷基苄基苯基伯烷基环戊基、环丙基甲基,Primaryeffect,Secondaryeffect,RCO3H,71%,29%,第一效应,反式,基团迁移顺序,RCO3H,9%,91%,第二效应中间体,顺式,反应特点,B-V反应自1899年被发现以来，已经成为有机合成中将醛和酮转变成酯或内酯化合物的经典方法。该反应具有以下特点：1）适用于多种羰基化合物；2）对多种官能团具有良好的兼容性；3）根据迁移基团的性质不同可预测反应的区域选择性；4）具有高度的立体选择性，迁移基团所连碳原子的绝对构型在反应前后保持不变。,反应条件,有机过氧酸的氧化能力顺序为：三氟过氧乙酸（TFPAA）单过氧马来酸（PMA）单过氧邻苯二甲酸（MPAA）3,5-二硝基过氧苯甲酸对硝基过氧苯甲酸（p-MPBA）间氯过氧苯甲酸（m-CPBA)，过氧甲酸过氧苯甲酸（PBA）过氧乙酸（PAA）。其中最常用的是90%的TFPAA和85%的m-CPBA。而使用弱的过氧乙酸（PAA）会使反应具有更高的区域选择性。为了减少产物发生酯交换或者水解等副反应，这类反应通常在CH3CO2Na、Na2HPO4或者Na2CO3等缓冲体系中进行。,非环酮,m-CPBA，CH2Cl2，rt,72h,93%,m-CPBA,10%TsOHCH2Cl2,reflux,24h,82%,不同类型底物的区域选择性,由于甲基不易迁移，可将甲基酮的B-V反应作为碳链上减少两个碳的有效方法。,1,2,3,4,非环酮,m-CPBA,CHCl3,rt,4d,96%,m-CPBA,CH2Cl2,rt,12h,1.m-CPBA,CH2Cl2,rt,14h,与甲基的迁移性相反，叔丁基在反应中常被用作优先迁移基团,5,6,7,8,85%,2.NaOH,MeOH,rt,5h,H3O+,9,10,简单环酮,环酮的B-V反应时合成环内酯的一种有效方法，其迁移基团所连碳原子的绝对构型在反应前后保持不变,具有立体选择性。,m-CPBA,NaHCO3CH2Cl2，rt,72h,m-CPBA,Li2CO3CH2Cl2，reflux,13.5h,76%,11,12,13,14,简单环酮,-碳原子带有卤素取代基时，则通常阻碍迁移,TFPAA,Na2HPO4,CH2Cl2,R=Cl,reflux,2h62%6%R=N-Me-N-Tosyl,rt,3h0%43%,+,增加-碳原子的位阻不利于反应，甚至不能发生反应,PAA,CHCl3,rt,R-Me70%R=t-Bu0%,15,16,17,18,19,螺环酮,在螺环酮的B-V反应中，通常是螺环碳原子优先迁移。,90%PMA，CH2Cl2，reflux,24h,44%，21:22=89:11,+,m-CPBA,Li2CO3CH2Cl2，rt,12h,螺环丁酮衍生物的反应活性较高，一般能得到很高的产率。,n=1,93%n=2,97%,20,21,22,23,24,稠环酮,对于含环丁酮的稠环酮，通常是桥头碳原子优先迁移,m-CPBA,NaHCO3，CH2Cl2，rt,2h,92%,如果在非桥头-碳原子上带有邻苯二甲酰亚胺基，甲氧基时，该碳原子优先迁移,m-CPBA,NaHCO3,CH2Cl2,rt,R=OMe,79%,28:29=85：15R=NMeTs,92%,28:29=100：0,+,25,26,27,28,29,稠环酮,对于其它稠环酮，一般是取代基较多的碳原子优先发生迁移,m-CPBA,CH2Cl2，rt,2h,63%,m-CPBA,NaHCO3CH2Cl2,rt,8h,98%,30,31,32,33,桥环酮,没有电子效应影响的情况下，桥头碳原子优先迁移,m-CPBA,NaHCO3CH2Cl2，rt,5h,72%,-碳原子上带有环醚取代基，将促进该碳原子的迁移,m-CPBA,NaHCO3CHCl3，8，8h,86%,34,35,36,37,桥环酮,由于桥环酮具有刚性结构，立体电子效应对基团的迁移顺序的影响特别明显。过氧酸通常从降冰片酮空间位阻小的exo-面进攻羰基,PAA,NaOAc,HOAc,rt,2h,88%,38,39,桥环酮,下面的降冰片酮的衍生物的exo-面存在的多个甲基造成过大的空间位阻，从而导致过氧酸只能从endo-面进攻羰基,所需反应时间也更长。,PAA,NaOAc,HOAc,rt,5d,40,41,1,2-二羰基化合物,m-CPBA,CH2Cl2，0，5-10min,64%,m-CPBA,HClCH3OH,rt,2h,70%,30%H2O2，NaOH,rt,42h,94%,42,43,44,45,46,47,1,2-二羰基化合物,无论苯环上带有何种取代基，-酮酰胺在B-V反应的区域选择性都由氧化剂决定,K2S2O8，H2SO40-10，5-10min,R1=H,R2=H,95%R1=Br,R2=H,95%R1=H,R2=CH3,89%R1=Cl,R2=Cl,95%,30%H2O2,AcOH,H2SO4,R1=H,R2=H,79%R1=Br,R2=H,83%R1=NO2，R2=H,80%R1=H,R2=CH3,75%R1=Cl,R2=Cl,90%,60-70,2h,48,49,50,醛,苯甲醛和邻甲氧基苯甲醛在过氧酸的氧化下生成相应的甲酸酯，二邻羟基苯甲醛或对羟基苯甲醛主要生成苯醌类化合物,m-CPBA,CH2Cl2reflux,24h,96%,KHSO5,CHCl3H2O,H2SO4,rt,8h,83%,51,52,53,54,醛,与伯烷基相连的醛被氧化的主要产物是羧酸。如果-位为苄基碳或者仲烷基碳，则会生成部分甲酸酯产物，-位有氧原子官能团取代的醛有利于生成甲酸酯,PAA,AcOH,rt,12h,+,25%-30%,40%,m-CPBA,CH2Cl2，12，24h,85%,55,56,57,58,59,非共轭烯酮和烯醛,反应取决于双键和羰基的相对反应活性，而双键的反应活性通常比羰基高。因此，为得到B-V的反应的产物，一般需要把双键保护起来。,TFPAA,Na2HPO4CH2Cl2,rt,80min,100%,60,61,非共轭烯酮和烯醛,若双键连有吸电子基团，则B-V反应可以在不保护双键的情况下直接进行,TFPAA,Na2HPO4CH2Cl2,rt,95%,环丁酮衍生物的羰基活性高于双键，在不保护双键情况下优先发生B-V反应,m-CPBA,NaHCO3CH2Cl2,rt,84%,62,63,64,65,非共轭烯酮和烯醛,有时结构相似的化合物在相同的条件下得到不同的产物,m-CPBA,CH2Cl220，48h,+,(63%),(6%),m-CPBA,CH2Cl2，rt,89%,m-CPBA,NaHCO3CH2Cl2，rt,55%,66,67,68,69,70,71,72,非共轭烯酮和烯醛,m-CPBA,CH2Cl2，rt,3-MeO:20h,69%4-MeO:24h,77%5-MeO:24h,100%6-MeO:20h,100%,m-CPBA,CH2Cl2，rt,18%,30%,40%,+,+,73,74,75,，-不饱和酮和醛,过氧酸对非环共轭烯酮的氧化通常得到环氧产物，有时得双键和羰基同时被氧化的产物,PAA,CHCl320-25,4.5h,+,20%,53%,环内双键与环外羰基共轭的烯酮，其双键基本不受影响,m-