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氧化劑直接氧化反應之過氧酸氧化反應

2016-03-31 10:52 來源:www.zzbbxtc.com

  1.過氧酸氧化反應

  烯烴用過氧酸氧化,根據實驗條件的不同,可以生成氧化合物或反式1,2-二醇。過氧酸有很多種,如過氧苯甲酸、過氧甲酸、過氧乙酸等。由於間氯過氧笨甲酸(m-CPBA)比其他過氧酸穩定性高,在較高溫度下可以使用,不活潑的烯烴也能進行環氧化反應等,所以對烯烴雙鍵的環氧化是一種很好的試劑。

  過氧酸與烯烴雙鍵反應時,可能都是先生成環氧化物,但是若不選擇適當的反應條件,環氧化物就會直接轉化成鄰二醇的酰基衍生物。例如:

  

氧化劑圖片

 

  通常認為,反應是由過氧酸對雙鍵發生親電進攻引起的。與實驗相符,當雙鍵上連有供電子基團或過酸中帶有吸電子基團時,環氧化反應的速率就會增大(過氧三氟乙酸的活性比過氧乙酸強)。末端單烯烴的環氧化反應速率隨烷基取代度的增加而增大。例如,4-烯丙基環乙烯和1,2-二甲基-1,4-環已二烯的環氧化幾乎全部在二取代和四取代的雙鍵上進行[18]

  

氧化劑圖片

 

  當烯烴雙鍵與不飽和官能團共軛時,會降低環氧化反應速率。例如,α,β-不飽和酸或酯需要再較高溫度下,用強氧化劑過氧三氟乙酸或間氯過氧笨甲酸才能順利地發生環氧化反應。一般認為反應按下列機理進行;

  

氧化劑圖片

 

  大量實驗結果表明,用過氧酸進行的環氧化反應時按順式加成的方式加到烯烴雙鍵上,具有很高的立體選擇性。X射線衍射分析證明,順式油酸反應時生成順式-9,10-環氧硬脂酸,而反式油酸反應時則生成反式-9,10-環氧硬脂酸,反應式如下:

  

氧化劑圖片

 

  具有剛性構象的環狀烯烴,通常試劑從雙鍵位阻小的一側進攻,降冰片烯的環氧化反應就是一個例子,反應式如下:

  

氧化劑圖片

 

  具有柔韌性較高的分子,預測其反應的立體化學結果是比較困難的。烯丙位上具有一個極性取代基時,可能對過氧酸進攻的方向產生影響。例如,3-乙酰氧基環己烯進行環氧化反應時,從雙鍵位阻較小的一側進攻,主要生成反式環氧化物;而在相同條件下,α-羥基環己烯則以92%的產率生成順式環氧化合物,具有更高的立體選擇性。羥基化合物的反應速率較快,這可能是因為氫鍵使反應物締合的方式有利於順式環氧化反應進行。例如:

  

氧化劑圖片

 

  

氧化劑圖片

 

  在某些情況下,m-CPBA對非環狀烯丙醇的環氧化反應有高度的立體選擇性。例如:

  

氧化劑圖片