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如何利用TEMPO将醇氧化为醛酮? 1

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在1987年,Anelli报道了一种在二氯甲烷-水两相溶剂中利用TEMPO( ca. 1% mol), NaOCl,KBr 和NaHCO3将醇氧化为醛酮的反应。

TEMPO是四甲基哌啶氧化物,是一种市售的稳定的氮氧自由基化合物,在此反应中充当催化剂。

为了保持体系中的pH在8.6–9.5,反应中加入碳酸氢钠。因为市售的次氯酸钠的pH=12.7,碱性太强会影响反应进行,当反应底物对碱敏感时可以用0.1 M HCl调节pH到6.5-7.5。

加入KBr可能会产生一些HOBr,从而加速反应。反应一般在0℃到室温进行,速度很快(氧化到醛一般需要3分钟,氧化为酮需要7-10分钟)。

仲醇氧化到酮后会停止,但醛可能会继续氧化生成羧酸,反应速度很慢,需要加入过量的次氯酸钠才能继续氧化。

对于一些位阻较大的醇,可以在反应中加入季铵盐作为相转移催化剂,以加速反应。但是这也会加快过氧化过程生成羧酸。

次氯酸钠可以产生HOCl,可以与烯烃等一些富电子的底物反应。这个过程可以通过TEMPO-PhI(OAc)2 (Piancatelli和Margarita的方法)来解决。

进行TEMPO-NaOCl氧化醇的操作步骤如下:

首先,在二氯甲烷中制备一个两相体系,其中包含醇的0.2–2.9 M溶液(1当量),含有0.2–5% mol的TEMPO(通常为1–2% mol),以及水中含有0.02–0.5当量的KBr或NaBr的0.02–2.6 M溶液。在0℃的冰水浴或-10℃的冰盐浴中,搅拌这个两相体系。

然后,缓慢地加入新鲜溶液中的约1.09–1.4当量的NaOCl。当起始化合物消耗完毕后,分离有机相并用二氯甲烷洗涤水相。收集有机相,用Na2S2O3溶液和水或盐水洗涤。

最后,可以选择性地用10–20%盐酸中的0.2–2.5当量的KI溶液洗涤有机相,然后用亚硫酸钠溶液洗涤。最后,将有机溶液干燥(Na2SO4 或MgSO4)并浓缩,得到可能需要进一步纯化的残渣。

进行TEMPO-PhI(OAc)2 (Piancatelli和Margarita的方法)氧化醇的操作步骤如下:

首先,在二氯甲烷中制备一个醇的0.04–1 M溶液,其中含有0.09–0.2当量的TEMPO和1.1–5当量的PhI(OAc) 2 (BAIB)。在室温下搅拌,直到大部分起始醇消耗完毕。然后,可以选择性地加入一些二氯甲烷以便后续洗涤。将反应混合物用亚硫酸钠溶液洗涤。可以选择性地用水合碳酸氢钠和盐水洗涤有机相。最后,将有机溶液干燥(Na2SO4)并浓缩,得到可能需要进一步纯化的残渣。

在这些条件下,反应不要求无水,反应时间为2-12小时。

TEMPO将醇氧化为醛酮的反应机理如下:

AllImg_5.jpg

AllImg_6.jpg

以下是一些反应实例:

AllImg_7.jpg

AllImg_8.jpg

AllImg_9.jpg

AllImg_10.jpg

参考文献:

一、common oxidation reagents, Yue Xu, Sundia Meditech

二、化学空间:TEMPO的氧化反应

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