烯丙位氧化方法綜述

宋小利 宋慶寶

（浙江工業(yè)大學(xué)，浙江 杭州 310014）

0 引言

在有機(jī)化學(xué)中烯酮占有非常重要的地位。烯酮是很多天然產(chǎn)物的基本單元，是生產(chǎn)藥品、食品添加劑、香料、農(nóng)業(yè)化學(xué)品、功能材料等的中間體和原料，也是許多重要化合物，如手性醇、醚和酯的前體，在有機(jī)合成中可以廣泛地作為構(gòu)建單元形成復(fù)雜分子。烯丙位氧化反應(yīng)在研究領(lǐng)域中占有極其重要的地位，大量的化學(xué)工作者對其反應(yīng)方法進(jìn)行了大量的深入研究。筆者全面系統(tǒng)的綜述了烯丙位氧化的方法。

1 以鉻試劑為氧化劑的烯丙位氧化方法

鉻試劑作為最早的烯丙位氧化的試劑，特別是在甾體化學(xué)中受到了廣泛的應(yīng)用，在早期例子中，Cr6+一直被作為氧化劑來對烯烴進(jìn)行烯丙位氧化制備烯酮。

早年，Marker報道使用CrO3在乙酸中55℃反應(yīng)3h，以25％的產(chǎn)率氧化膽甾烯氯化物制備膽甾烯-7-酮氯化物［1］，如圖1。

圖1

1978年，Salinond發(fā)現(xiàn)了3，5-二甲基吡唑與三氧化鉻的配合物（DMP/CrO3）能在30min內(nèi)對膽甾醇-3-苯甲酸酯的烯丙位進(jìn)行氧化得到烯酮，收率為75％［2］，如圖2。

圖2

劉紅霞等［3］三氧化鉻與吡啶反應(yīng)制備吡啶重鉻酸鹽，本試劑與叔丁基過氧化氫一起作為氧化劑，對環(huán)內(nèi)雙鍵進(jìn)行烯丙位氧化，產(chǎn)物為α，β-不飽和酮。

盡管鉻試劑可以在烯丙位氧化上能獲得較高產(chǎn)率，但是大量的有毒試劑的使用可以產(chǎn)生較多的有毒廢渣和廢水，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的角度來看，其應(yīng)用受到了非常大的限制，不符綠色化學(xué)的要求，因此新的高效的氧化劑與催化劑的尋求成為了化學(xué)家們的目標(biāo)。

2 以硒試劑為氧化劑的烯丙位氧化方法

以SeO2為氧化劑進(jìn)行烯丙位氧化合成烯酮是最常用的方法之一［4］，如圖3。

圖3

SeO2同鉻試劑一樣存在環(huán)境污染的問題。所以使用催化量的SeO2和其它的氧化劑聯(lián)用，主要是和過氧叔丁醇（TBHP），成了應(yīng)用主流［5］。當(dāng)有些化合物中存在兩個烯丙位能被氧化，Snider等［6］采用不同的摩爾比的SeO2進(jìn)行烯丙位氧化，依次引入了兩個氧原子。當(dāng)甾體的7-位需要氧化時，用鉻試劑的方法較好；當(dāng)3-位存在羥基的時候，采用SeO2可以使烯丙位氧化位置定在4-位。對于一些位阻大的化合物，可使2eq SeO2與甲酸聯(lián)用來提高反應(yīng)的收率［7］。

3 以分子氧為氧化劑的烯丙位氧化法

Ishii［8］報道利用氧氣作氧化劑成功的進(jìn)行了烯丙位氧化，如將芴烯轉(zhuǎn)化成芴酮，催化劑為NHPI（N-羥基鄰苯二甲酰亞胺）和Co（acac）2或者Co（acac）3；李賢均等［9］報道在高壓反應(yīng)釜中催化氧氣氧化環(huán)己烯生成環(huán)己烯酮，Co（aCac）2為催化劑，如圖4。

圖4

Yang Guanyu等［10］報道了以蒽醌和NHPI組成的純有機(jī)催化體系，在溫和的條件下高效促進(jìn)氧氣氧化烯丙位，例如將芴氧化成芴酮，如圖5。

圖5

Caixia Yin等［11］報道了在無溶劑條件下用樹脂酸鈷作催化劑，環(huán)己烯在常壓氧氣中進(jìn)行了烯丙位氧化。在溫和條件下樹脂酸鈷展現(xiàn)出較好催化活性，將環(huán)己烯氧化成2-CHOL和2-CHON。在333K下，環(huán)己烯可以達(dá)到94％的轉(zhuǎn)化率。Chang Yue等［12］采用了四種帶有三齒席夫堿配合物的氯甲基化聚苯乙烯（PS-DA-M，M=Cu2+，Co2+，Ni2+和Mn2+）作催化劑，高效促進(jìn)氧氣氧化環(huán)己烯進(jìn)行烯丙位氧化。這4種新型催化劑都展現(xiàn)了好的催化活性，但是PS-DACu效果最佳，如圖6。

圖6

4 以過氧叔丁醇（TBHP）為氧化劑的烯丙位氧化方法

過氧叔丁醇在氧化后可以分解為水和叔丁醇，對環(huán)境影響很小，所以過氧叔丁醇為氧化劑應(yīng)用于烯丙位氧化引起大量研究工作者的關(guān)注，尤其以過氧叔丁醇為氧化劑，以過渡金屬化合物作為催化劑或過氧叔丁醇和其它的氧化劑共用使烯丙位氧化取得了很大進(jìn)展。1993年，Murahashi等［13］首次報道了釕的配合物RuCl2（PPh3）3催化過氧叔丁醇進(jìn)行烯丙位氧化；隨后Miller等［14］也報道了過氧叔丁醇為氧化劑、RuCl3為催化劑將△5-類固醇氧化成相應(yīng)的α，β-不飽和酮；Salvador等［15］報道了銅及其鹵鹽催化過氧叔丁醇在氮?dú)獗Ｗo(hù)下乙腈中對△5-類固醇其衍生物的氧化。Lardy小組［16］第一次報道在沒有金屬催化劑存在的條件下，兩種氧化劑聯(lián)用：過氧叔丁醇和次氯酸鈉的共用在2℃～5℃下使△5-類固醇等化合物成功的進(jìn)行了烯丙位的氧化，產(chǎn)物α，β-不飽和酮獲得較好的產(chǎn)率（50.8％～73.6％），如圖7。

圖7

Bapurao B Shingate［17］等人也報到了在氯化釕存在條件下，使用過氧叔丁醇在較短時間里以較高的產(chǎn)率將△8（9）-羊毛甾醇衍生物氧化成相應(yīng)的7，11-二烯酮。

5 以鹵酸鹽為氧化劑的烯丙位氧化方法

US4212827［18］在催化劑I2、Br2、NaI等存在下，用氯酸鹽或溴酸鹽來氧化β-胡蘿卜素制備斑蝥黃.Jaedicke H等［19］采用氯酸鈉具有氧化β-紫羅蘭酮合成了4-氧代-β-紫羅蘭酮。該方法具有所需試劑的價格低廉、操作方便、后處理簡單、收率較高等優(yōu)點(diǎn)。Salvador［20］小組接著報道了在50℃條件下，過氧叔丁醇和亞氯酸鈉共用或以NHPI（N-羥基鄰苯二甲酰亞胺）為催化劑、以亞氯酸鈉為氧化劑在乙腈/水（2﹕1）中將△5-類固醇氧化成△5-烯-7-酮以及將二苯甲烷轉(zhuǎn)化成二苯甲酮等，該氧化方法經(jīng)濟(jì)高效，反應(yīng)條件溫和，無需過渡金屬催化劑，如圖8。

圖8

6 電解氧化法

Guirado等［21］在含高氯酸鋰的醋酸鈉-醋酸緩沖溶液中，用Pt為電極，含O.04mol/L硫酸的水/丙酮（v/v，1：2.75）溶液為電解液，固體碳酸鈣調(diào)節(jié)溶液pH值，來電解β-紫羅蘭酮，可得到4-氧代-β-紫羅蘭酮，收率15％。該反應(yīng)的污染很少，但副產(chǎn)物較多，收率非常低，提純很麻煩，能耗較大而且鉑電極價格很昂貴。

7 結(jié)束語

目前烯丙位氧化反應(yīng)的研究正向著經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效的方向發(fā)展，以前大量的使用鉻試劑、硒試劑逐漸變?yōu)榇呋炕蛟馓蕴陙?，利用價格便宜、環(huán)境友好的氧化劑或在過渡金屬配合物催化下，進(jìn)行烯丙位氧化的研究逐漸成為關(guān)注的熱點(diǎn)。因此，選用經(jīng)濟(jì)高效，無污染的氧化體系成了烯丙位氧化研究的必然趨勢。

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