烯丙位氧化方法綜述

宋小利 宋慶寶

（浙江工業大學，浙江 杭州 310014）

0 引言

在有機化學中烯酮占有非常重要的地位。烯酮是很多天然產物的基本單元，是生產藥品、食品添加劑、香料、農業化學品、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，在有機合成中可以廣泛地作為構建單元形成復雜分子。烯丙位氧化反應在研究領域中占有極其重要的地位，大量的化學工作者對其反應方法進行了大量的深入研究。筆者全面系統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，特別是在甾體化學中受到了廣泛的應用，在早期例子中，Cr6+一直被作為氧化劑來對烯烴進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3h，以25％的產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發現了3，5-二甲基吡唑與三氧化鉻的配合物（DMP/CrO3）能在30min內對膽甾醇-3-苯甲酸酯的烯丙位進行氧化得到烯酮，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，對環內雙鍵進行烯丙位氧化，產物為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率，但是大量的有毒試劑的使用可以產生較多的有毒廢渣和廢水，從經濟和環境的角度來看，其應用受到了非常大的限制，不符綠色化學的要求，因此新的高效的氧化劑與催化劑的尋求成為了化學家們的目標。

2 以硒試劑為氧化劑的烯丙位氧化方法

以SeO2為氧化劑進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境污染的問題。所以使用催化量的SeO2和其它的氧化劑聯用，主要是和過氧叔丁醇（TBHP），成了應用主流［5］。當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進行烯丙位氧化，依次引入了兩個氧原子。當甾體的7-位需要氧化時，用鉻試劑的方法較好；當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與甲酸聯用來提高反應的收率［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行了烯丙位氧化，如將芴烯轉化成芴酮，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］報道在高壓反應釜中催化氧氣氧化環己烯生成環己烯酮，Co（aCac）2為催化劑，如圖4。

圖4

Yang Guanyu等［10］報道了以蒽醌和NHPI組成的純有機催化體系，在溫和的條件下高效促進氧氣氧化烯丙位，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，環己烯在常壓氧氣中進行了烯丙位氧化。在溫和條件下樹脂酸鈷展現出較好催化活性，將環己烯氧化成2-CHOL和2-CHON。在333K下，環己烯可以達到94％的轉化率。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，高效促進氧氣氧化環己烯進行烯丙位氧化。這4種新型催化劑都展現了好的催化活性，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，對環境影響很小，所以過氧叔丁醇為氧化劑應用于烯丙位氧化引起大量研究工作者的關注，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氣保護下乙腈中對△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行了烯丙位的氧化，產物α，β-不飽和酮獲得較好的產率（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率將△8（9）-羊毛甾醇衍生物氧化成相應的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、收率較高等優點。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化成二苯甲酮等，該氧化方法經濟高效，反應條件溫和，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，固體碳酸鈣調節溶液pH值，來電解β-紫羅蘭酮，可得到4-氧代-β-紫羅蘭酮，收率15％。該反應的污染很少，但副產物較多，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 結束語

目前烯丙位氧化反應的研究正向著經濟、環保、高效的方向發展，以前大量的使用鉻試劑、硒試劑逐漸變為催化量或遭淘汰，近年來，利用價格便宜、環境友好的氧化劑或在過渡金屬配合物催化下，進行烯丙位氧化的研究逐漸成為關注的熱點。因此，選用經濟高效，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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