有機(jī)合成資料總結(jié) | 氧化反應(yīng)：芐位氧化

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芐位芳環(huán)的共軛活化作用，C-H 鍵鍵能降低，是有機(jī)合成中最易被氧化的位點(diǎn)之一。芐位氧化的核心目標(biāo)是將芐基碳從飽和態(tài)轉(zhuǎn)化為醛、酮、羧酸或芐醇，其中Ar-CH2-氧化成Ar-COOH（苯甲酸類）、Ar-CH2R氧化為Ar-COR（芳酮類）是最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)化方向。

常用氧化劑及特點(diǎn)：

DDQ：適用于富電子芳烴的芐位氧化，可將甲基氧化為醛，亞甲基氧化為酮，也可用于脫芐基反應(yīng)，但對(duì)含給電子基團(tuán)的芐基選擇性更高。

CAN：常用于富電子芳烴芐位氧化為醇或醛，對(duì)不飽和鍵化學(xué)惰性，可選擇性脫芐基，但對(duì)仲胺脫芐效果有限。

OXONE：與KBr組合可氧化芐位亞甲基為酮，或脫除N-芐基酰胺類化合物的芐基，條件溫和。

SeO2：主要用于缺電子雜芳環(huán)甲基氧化為醛，也可氧化烯丙位或芐位的甲基為醛酮，或在特定條件下氧化為羧酸。

芐基氧化的類型

氧化到酸

芳環(huán)側(cè)鏈烷基（叔烷基除外）在KMnO4、CrO3等強(qiáng)氧化條件下可氧化為羧酸。

吡啶、嘧啶等雜環(huán)側(cè)鏈烷基可用SeO2氧化為羧酸。

氧化到醛

富電子芳烴甲基氧化

富電子芳烴的芐位甲基可通過(guò)CAN、DDQ、K2S2O8、PCC、O2/Co(OAc)2等氧化劑氧化為醛。給電子基團(tuán)對(duì)位一般優(yōu)先氧化。

用CAN或DDQ氧化時(shí)，受得到的產(chǎn)物醛的吸電子效應(yīng)的影響，在芳環(huán)上有多個(gè)甲基時(shí)，一般不會(huì)出現(xiàn)多個(gè)甲基氧化產(chǎn)物。從機(jī)理上講，氧化時(shí)一般需要四當(dāng)量的CAN或兩當(dāng)量的DDQ。

缺電子芳烴甲基氧化

缺電子雜芳環(huán)（如吡啶、喹啉等）的2,4-位甲基可用SeO2氧化為醛，也可采用tBBOOH/I2/DMSO或PhI(OAc)2等試劑。

對(duì)于缺電子苯環(huán)，常采取間接氧化。

氧化到酮

芐位亞甲基可被氧化為酮，常用氧化劑有OXONE、CAN、DDQ、PhI(OAc)2、PCC、TBHP、KMnO4等。富電子芳烴的亞甲基比缺電子芳烴更易氧化，給電子基團(tuán)的鄰對(duì)位活性更高。

當(dāng)芳環(huán)中有吸電子基時(shí)，芐位C-H較為惰性，常常不能直接被氧化，KBr與Oxone體系可高效地實(shí)現(xiàn)無(wú)重金屬參與的芳烴芐位氧化，在加熱條件和可見(jiàn)光條件下均能得到氧化產(chǎn)物。

若是苯并脂肪環(huán)，則得到環(huán)酮，是合成環(huán)酮的重要方法之一。

雙芐位的亞甲基易氧化到酮。

缺電子體系的亞甲基若不易被常規(guī)條件氧化，可先轉(zhuǎn)為烯烴，再氧化到酮。

通過(guò)無(wú)溶劑的機(jī)械化學(xué)途徑實(shí)現(xiàn)芐基化合物的C-H鍵選擇性氧化官能團(tuán)化，在不氧化-OH官能團(tuán)的情況下氧化C-H鍵，對(duì)多種官能團(tuán)表現(xiàn)出良好的耐受性，包括羧酸、酯、雜環(huán)和胺等。

此外，通過(guò)引入CO2作為pH 調(diào)節(jié)劑促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，經(jīng)NaClO2+ CO2+ CH2CN/H2O簡(jiǎn)單反應(yīng)體系，即可實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化。

氧化到醇

芐位C-H在合適條件下可選擇性氧化為芐醇，常用氧化劑有DDQ、CAN、過(guò)氧丙酮等，多見(jiàn)于富電子芳烴。由于芐醇易進(jìn)一步氧化到醛酮，反應(yīng)不易控制，因此在合成中較少直接用于制備芐醇。

銅催化與光催化結(jié)合并使用N-羥基鄰苯二甲酰亞胺（NHPI）作為氧源可以實(shí)現(xiàn)對(duì)映選擇性芐基C?H鍵氧化。

對(duì)于酸性比較強(qiáng)的芐位C-H可通過(guò)強(qiáng)堿攫氫形成負(fù)離子后空氣氧化。

雙芳基亞甲基氧化到醇比較難以控制在醇階段，實(shí)例較少且收率低，需要特殊試劑；芐位次甲基也可以氧化到醇。

吡啶氮氧化物的2-位氧化

缺電子的吡啶類化合物2-位甲基或亞甲基除了直接氧化到醇，還可以通過(guò)氮氧化物轉(zhuǎn)位的方法間接制備醇或相應(yīng)的醇酯。該氧化一般通過(guò)AcO2和TFAA引發(fā)，其可以看作是分子內(nèi)氧化還原反應(yīng)。

應(yīng)用與注意事項(xiàng)

• 芐基氧化在藥物合成、天然產(chǎn)物合成等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，可用于構(gòu)建醛、酮、羧酸等官能團(tuán)。

• 反應(yīng)條件需根據(jù)底物結(jié)構(gòu)和目標(biāo)產(chǎn)物精確控制，避免過(guò)度氧化或副反應(yīng)。例如，控制氧化劑當(dāng)量、反應(yīng)溫度和溶劑等條件可提高選擇性。

• 部分氧化劑（如CAN、DDQ）可能產(chǎn)生副產(chǎn)物或?qū)Νh(huán)境有一定影響，需注意反應(yīng)后處理和廢物處理。

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參考資料：

1. CRO實(shí)用有機(jī)合成反應(yīng);

2. Tetrahedron 73 (2017) 2109e2115;

3. Chem. Eur. J. 2018, 24, 17475-17486;

4. Chem. Eur. J. 2012, 18, 7552 – 7560;

5. Journal of Molecular Liquids 222 (2016) 441–445;

6. J. Org. Chem. 2022, 87, 3978?3988;

7. Tetrahedron Letters 171-172 (2025) 155828;

8. Journal of Molecular Structure 1032 (2013) 159-168;

9. Inorganic Chemistry Communications 119 (2020) 108139;

10. J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 19093?19100;

11. J. Org. Chem. 2024, 89, 16645?16652.