Pinnick氧化

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Pinnick氧化   第1张

在1973年,B.O.Lindgren 第一次利用廉价的亚氯酸钠和次氯酸反应助剂(如氨基磺酸,间苯二酚)在温和的条件下将香草醛氧化为相应的香草酸。次氯酸是此氧化反应的副产物,它能够和亚氯酸钠反应生成生成ClO2或与C=C键反应。几年后,G.A.Kraus第一次使用2-甲基-2-丁烯作为助剂在缓冲液条件下氧化脂肪和α,β-不饱和醛。在1981年,H.W.Pinnick 报道了NaClO2/2-甲基-2-丁烯体系可以广泛应用于氧化α,β-不饱和醛而不影响双键。 利用NaClO2/2-甲基-2-丁烯体系将醛(脂肪醛,芳香醛,不饱和醛)氧化为羧酸的反应被称为Pinnick氧化反应。Pinnick氧化反应也被称为Lindgren氧化反应,这是一个选择性将醛氧化到相对应的羧酸的反应。使用Jones氧化、PDC、四氧化钌等氧化剂可以一步反应就把醇氧化成羧酸,但是由于反应条件比较强,对于全合成来说,尤其是有多官能团的化合物经常不适合这种太强的条件。所以,在这种情况下,经常利用从醇→醛→酸这种分两步的比较温和的反应方法。Pinnick氧化也在第二步(醛→酸)的氧化反应中被使用。Pinnick氧化被证明可以适用于具有敏感官能团底物的氧化,而且对于具有位阻效应的底物也有良好的反应效果。这个反应尤其适用于α-β不饱和醛的氧化,它的另一个优点是低成本。

此反应有如下特点:1)反应常用的操作步骤:将醛溶于叔丁醇(常常和其他溶剂混合使用,如四氢呋喃),加入大量过量的反应助剂,室温下滴加磷酸二氢钠缓冲溶液和亚氯酸钠的水溶液;2)最常用的反应助剂是2-甲基-2-丁烯,其要大量过量(10-50eq);3)为了保证稳定的pH,NaH2PO4要加7-10个当量;4)亚氯酸钠在光照下或存在杂质(如Fe2+ 和Fe3+)会分解,因此通常要稍微多余一个当量,加料时要溶于水或溶于缓冲液;5)反应中试剂的纯度非常重要,可能导致反应转化了一部分反应就会停止,如,a)亚氯酸钠在酸性条件下过渡金属存在时不稳定,b) 可以用纯的2-methyl-2-butene 或其四氢呋喃溶液,但不要用纯度为90%的。6)当2-methyl-2-butene作为助剂时,可以避免次氯酸加成的副产物,但是不能避免其他助剂,如双氧水,引起的双键的副反应;7)对于醛的α位立体构型没有影响;8) 此反应的官能团耐受度很高,羟基不需要保护。但是未保护的芳胺和吡咯,特别是手性的α-氨基醛,可能受影响,因为其很容易被氧化为氮氧化物,另外硫醚也可以被氧化为砜或亚砜。

反应机理

首先在酸性条件下,生成氧化的活性物质亚氯酸。将亚氯酸对醛进行加成,生成一个活性中间体。中间体内部发生协同重排,醛氢转移到亚氯酸的氧上,亚氯酸变成次氯酸。反应生成的次氯酸会迅速与亚氯酸离子反应,使之不能进行氧化反应。次氯酸的另一个副反应就是可以和碳碳双键反应,但刚好利用这一特点除掉次氯酸,常用的助剂是2-甲基-2-丁烯。另外双氧水作为助剂可以除掉次氯酸(HOCl + H2O2 → HCl + O2+ H2O)。

反应实例

Pinnick氧化   第2张

【 J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9465-9467】

Pinnick氧化   第3张

【 J. Org. Chem. 2000, 65, 7020-7032】

Pinnick氧化   第4张

【 Org. Lett. 2003, 5, 3603-3606】

【 Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7086】

参考文献:

[1]. Strategic Applications of Named Reactions in OrganicSynthesis, László Kürti and Barbara Czakó, Pinnick oxidation, page 354-355.

[2]. 维基百科(Pinnick oxidation)

[3]. 化学空间,http://www.chem-station.com/cn/?p=864

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