醇（-OH）氧化反应】一竿子到底直接生成羧酸（-COOH）

chem有机方法2025-06-08425

在氧化剂的作用下伯醇先被氧化成醛而后成羧酸，仲醇只能到酮，而叔醇不反应。当伯醇遇强氧化剂（如高锰酸、重铬酸）时，先变醛后变酸，两步接力反应是不停歇的，必然 “一竿子到底” 生成羧酸。

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PDC在DMF溶剂中

PDC（吡啶氯铬酸盐，Pyridinium Chlorochromate）是一种常用的温和氧化剂，属于弱至中等强度氧化剂，选择性较高，适合在温和条件下氧化醇，尤其适用于对强酸、强碱敏感的底物。在有机合成中通常用于将伯醇氧化为醛，而不是直接氧化到羧酸。

在 DMF（N,N - 二甲基甲酰胺）与 Cr⁶⁺氧化剂（如 PDC、PCC）的组合体系中，DMF 不仅作为溶剂，更通过其 α- 氢的特殊反应性显著增强氧化能力，甚至使反应突破常规选择性，将伯醇直接氧化为羧酸。

在常规条件下，PDC 仅能将伯醇氧化为醛（如苯甲醇→苯甲醛），但 DMF 的介入改变了这一路径：

第一步：醇→醛的常规氧化：PDC 通过形成铬酸酯中间体（RCH₂O-CrO₂Cl），经 β- 消除生成醛，同时 Cr⁶⁺被还原为 Cr³⁺。

第二步：醛→羧酸的非常规氧化：DMF 在酸性条件下生成的亚胺离子（HCON⁺(CH₃)₂）作为亲电试剂，攻击醛的羰基氧，形成酰基亚胺中间体（RCO-N⁺(CH₃)₂）。随后，水分子攻击该中间体，断裂 C-N 键并释放羧酸，同时再生 DMF。

第三步：Cr⁶⁺的循环再生：过量 PDC 可将还原生成的 Cr³⁺重新氧化为 Cr⁶⁺，形成氧化循环，维持体系的强氧化性。

在这一方法操作中PDC 加5~10 倍当量，确保 Cr⁶⁺充足，抵消还原产物（Cr³⁺）的抑制作用，PDC易水解，反应中加入少量水既能避免 PDC 水解失活，同时参与酰基亚胺中间体的水解步骤。

过量 DMF 可能引发副反应（如 Vilsmeier-Haack 甲酰化），建议使用 3~5 当量。适当的强酸环境有助于催化 DMF 生成亚胺离子（如加入 HCl 或 TsOH）。

反应温度60~100℃，有助于加速亚胺离子生成和羧酸中间体分解，克服醛氧化为羧酸的能垒。当底物中含双键或酸敏基团（如缩醛）时，需低温（<50℃）反应，并加入缓冲剂（如 NaOAc）调节 pH，避免分解或副反应。

反应结束后，用冰水淬灭并以乙醚萃取，再通过碳酸氢钠溶液反萃分离羧酸，最后经柱层析或重结晶纯化。

1-HCPK/DME

1 - 羟基环己基苯基酮（1-HCPK）与 1,2 - 二甲氧基乙烷（DME）组成的氧化体系，通过光催化或热催化机制，可将伯醇高效转化为羧酸。该方法具有条件温和、选择性高、官能团兼容性强等优势，尤其适用于复杂分子的后期氧化修饰。1-HCPK 既是自由基引发剂，又能活化氧气。DME 无毒、低沸点（83℃），易回收，妥妥的绿色溶剂。该方法可通过光催化（室温）或热催化（≤100℃）启动反应。

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1-HCPK（1 - 羟基环己基苯基酮）在光催化（365nm）或热催化（80-100℃）条件下均裂，生成苯甲酰自由基（Ph─C (=O)・）和环己基氧自由基（・C₆H₁₀OH），启动氧化循环。DME 的稳定作用避免敏感基团（如双键、醚键）被自由基攻击，实现高选择性。

1-HCPK 需要避光、低温（<25℃）保存，防止自分解。DME 使用前经钠 / 二苯甲酮回流除水。光源强度不足（更换 LED 或增加光照时间），氧气供应不足（改用纯氧或增加通气频率），底物含酚羟基等干扰基团（需保护后再氧化）都会导致产率低。特别注意，含有酚羟基和醛基的底物，酚羟基易被氧化为醌、醛基进一步氧化为羧酸。

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