02 - (2004) (1125801), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Для предотвращения этой реакции в качестве окислителя используют комплексы хромового ангидрида с третичными аминами, которые уменьшают окислительную способность хромового ангидрида и делают окисление более селективным. Для селективного окисления первичных спиртов до альдегидов в настоящее время лучшими реагентами являются комплекс СгОз с двумя молями пиридина: СгОз 2СзНзХ (реагент Саррета — Коллинза) и хлорхромат пири- О О диния СгО~С!СзНзХН (реагент Кори) в хлористом метилене. Комплекс СгО, 2СзНзМ красного цвета получается при медленном введении оксида хрома (н'1) к пиридину при 1Π— 15 'С.
Оранжевый хлорхромат пирилиния получается при добавлении пиридина к раствору СгзО в 20%-й соляной кислоте. Оба этих реагента растворимы в СНзС!з или СНС1,: 10 С бэ О с,н,н + с о, но с,н,нн - с,о,с~ . Н,О Оба реагента обеспечивают очень высокие выходы альдегидов, однако хлорхромат пиридиния имеет важное преимущество в том отношении, что этот реагент не затрагивает двойную или тройную связь и поэтому особенно эффективен для получения ненасыщенных альдегидов.
2бб таблица 1!.3 Оквсление первичных спиртов до альдегнлов комплексом оксида хрома (У1) с пнридипом Сг02.2сбнбХ, хлорхроматом пиридиииа и оксидом марганца (1У) СгОг- 2сгнгХ О СН,(С О,С)%0% СН,(~Н ),~~О (9)%) СН С1; 25 'С; 1Ъ СгОг- СгнгХ НС! )) Н,( Н)~НЛ~ СН(~ НОНО О(%) СНгС1г) 25 С % (% -(Д~-~~ О ~ О Н.Я~-~~О )%%) Сг0%.2сгнгХ СНгС1г) 20 С СН СН 1 СН, СН СН,ОН 4) СНг СН СНг СНг сгог-с Н Х-Нс! СНгС!г) 25 'С иитронеллсл СН СН ! СНг СН, цитронеллнль (В2%) Сгнгм.сгОг ° НС! % НОС%,(~Н,),СН,О ' ' ' ~Н~-(СН,);МО (%%) СН С1; 25 'С СгОг СгнгХ. НС1 9) Н,(СН,),С=ССН,ОН СН,(СН,),С: — С вЂ” СНО(%%) СНгС!г, 25 'С 2б7 Для получения а,)5-ненасыщенных альдегидов окислением замешенных алличьных спиртов универсальным окислителем является оксид марганца (1Ч) Мп02 (табл.
11.3). Активность этого реагента зависит от способа его получения. Наилучшие результаты достигаются с оксидом марганца (1Ч), полученным при окислении сульфата марганца перманганатом калия в слабощелочной среде. Этот реагент окисляет в петролейном эфире или хлористом метилене ненасыщенные спирты с одной или несколькими двойными или тройными связями без изомеризации и перегруппировки, что с успехом используется в синтезе природных соединений. Продолжение табл. 11 2 Сгоз- Сзнзн- НС1 СН2С12, 25 'С, 2 ч 7) СНзСН2СН(СН2)4 (СН2)а СН2ОН Снз Н Н СН О(~Н вЂ” (СН) (СН Н СН (88») С=С СН, Н ~Н 14-метил-ЯБ)ексазиценаль — половой феромон капровоп) жука Сгоз -Сзнз)8) -НС1 Н ~",(~ "О,Ф = (~~8,~ Н» Г '' ' СН,С1,,25 С С=С / Н Н вЂ” — — ч СНз(СН2)зС Н 23 С=С (СН ) СНО Н С=С Н Н 5к, 7Е долекалиеналь — основной компонент феромонов соснового и сибирского шелкопрядов МпО СН СН СНО (НН) СН2С12 или и )оксан; 20 'С С=С Н Н 9) СНЗСН2 СН ОН С=С Н Н Мпоз ) сн,(сн,),с =с-с=-с-с»=с»-сн,он СН2С121 25 'С СН,(СН,),С =С вЂ” С:— С вЂ” СН=СН вЂ” СНО (90%) СН, СН СН СНз СН, СНз 12) СН 1 снон м о, гексзн; 0'С ретинол СНз (витамин А) СНО 0%) СН, 13) СН ОН СН Н, СНО Снз (б2%) Н, Н О, СН=С(СН3)2 хризангемовый спирт СН=С(СН3)2 хризантемовый алълепгд 260 Мпоз Н)~К=~»- — = Сн =СН-С-Сей Н сон) ОН СН С!21 20 'С 11 О Комплексы хромового ангидрида с пиридином эффективны и для окисления вторичных спиртов до кетонов с выходами, приближающимися к количественному: СН (СН ) СН-ГН СН (СН )~с-СН (97%) СгОз- 2С4 НзХ ОН СН2С12„' 25 'С СгОз.СзН~Х НС1 (СНз)зС вЂ” ОН .
( 3)3 2 2' (98%) ОН О СгО~.С~Н~Х-НС1 СН2С12„' 25 С (82%) тестостерон (мужской половой гормон) 4-андросген- 3,17-дион СгО2 — Н20 — Н2804 (СНз)зС ОН (СН,),С О ацетон; 20 С (90%) ОН СгΠ— Н О вЂ” Н 8О 2 4 (95%) ацетон; 20 'С ОН О Г СгΠ— Н О-Н 80 3 2 2 4 /Н (88%) ацетон; 20 С 2б9 Чаще всего, однако, для окисления вторичных спиртов до кетонов в качестве окислителя используют реагент Джонса— раствор строго рассчитанного количества Сг02 в водной серной кислоте.
При этом спирт, растворенный в ацетоне, как бы «титруется» этим реагентом при 0 — 25 'С. Преимущество метода состоит в том, что окисляемое вещество находится в растворе в ацетоне, и реакционная смесь разделяется на две фазы: нижнюю, содержащую соли хрома (П), и верхнюю, содержащую продукты реакции. Другое важное достоинство реагента Джонса состоит в том, что вторичные спирты, содержащие двойную или тройную связь, быстро окисляются до кетонов без затрагивания кратных связей: СгОЗ вЂ” НЗΠ— Н2804 СНзСН-СН вЂ” СН-С=СН . СНзСН=СН вЂ” С вЂ” С=СН, ацетон; 20 С З 0 ОН О (75%) СгОЗ вЂ” Н20 — Н2804 СьНЗСН вЂ” С: — СН СьН5 С С— = СН (80%) ацетон; 20 'С й О Первичные спирты окисляются реагентом Джонса до карбоновых кислот. Альдегиды, несомненно, образуются в качестве промежуточных продуктов, но они быстро окисляются под действием этого окислителя: СгОЗ вЂ” НЗΠ— Н2804 СНз(СН2)ЗСНЗОН СНз(СН2)ЗСООН (93%), ацетон; 20 'С СН ОН СгОЗ НЗО-Н2804 (85%1 С Н ацетон; 20 'С 6 5 СООН СьНЗ (1) КЗСНОН + СгОз КЗСН вЂ” Π— Сг ОзН элимини- К О <2)к,— с — о — с~ — он~,с=о+ вн+но-снв, В: В' = Н201 НВО41 СЗН5)ч, 270 СгОЗ НЗО-Н25О4 но — сн,-сьг с-сн,-о~ ноас-с=с — соон.
ацетон; 0 С (58%) Механизм окисления спиртов под действием хромового ангидрида и хромовой кислоты подробно изучен. Эта реакция включает несколько стадий. В первой стадии из спирта и СгОз образуется сложный эфир хромовой кислоты. Во второй, ключевой, стадии происходит окислительно-восстановительное элиминирование, приводящее к образованию альдегида или кетона и частицы, содержащей Сг(!Ъ'). При окислении дейтерированного СРзСРСРз ОН и недейтерированного пропанола-2 наблюдается кинетический изотопный эффект йн/кп = 7. Столь значительный первичный кинетический изотопный эффект показывает, что элиминирование является наиболее медленной стадией, определяющей скорость всего процесса. Последующие стадии, приводящие к образованию соединений хрома (ШН, все еще остаются предметом интенсивных исследований и дискуссий: Установлено, что частицы, содержащие хром (!Ч).
также прини- мают участие в окислении спирта, но по радикальному механиз- му, который, по-видимому, также включает несколько стадий: 2К2СНОН + 2Сг(1Ч) — — 2К2СОН + 2Сг(П1); К2СОН + Сг(Ч!) К2С=О + Сг(Ч); К2СНОН + Сг(Ч) — К2С=О + Сг(ШП„' 2Сг(Ч) — - Сг(1Ч) + Сг(Ч!) Эта схема показывает, насколько сложен в действительности механизм окисления спиртов с помощью комплексов хромового ангидрида или под действием водного раствора хромовой кислоты.
Окисление под действием соединений Сг(!Ч) можно полностью подавить с помощью солей, содержащих ионы Мп(П) или Се(П!), которые окисляются Сг(1Ч). Каталитические количества Се(!Ч) также подавляют эту побочную реакцию, поскольку Се(1Ч) катализирует диспропорционирование Сг((Ч) на Сг(П!) и Сг(Ч1): ЗСг(1Ч) — 2Сг(РП) + Сг(Ч!). Се(1Ч) Для трстичных спиртов, не содержащих атома водорода при карбинольном углероде, эфиры хромовой кислоты могут быть выделены: О (СНз)зСОН + СгОз — (СНз)зС вЂ” Π— Сг,— ОН; О О (СНз)зСОН + (СНз)зС вЂ” Π— Сг — ОН = (СНз)зС вЂ” Π— Сг — Π— С(СНз)з.
ф О О Раствор хромового ангидрида в трет-бутиловом спирте также используется для окисления первичных и вторичных спиртов. Раствор хромового ангидрида в уксусной кислоте, представляющий собой на самом деле смешанный ангидрид уксусной и хромовой кислот СНзСООСгОзН, нередко употребляется в качестве эффективного окислителя вторичных спиртов до кетонов: О О Ф~ СНзСООН + СгОз — СНз С вЂ” Π— Сг-ОН, О СгОз СН НН Н(НН) ННН Н(НН) (6(%) СН,СООН 27) Механизм дальнейшего окисления альдегида ло карбоновой кислоты по существу аналогичен механизму окисления спиртов. В волной среде альдегид находится в равновесии с геминальным 1,1-диолом, который образует сложный эфир с хромовым ангидридом.
Элиминирование НСгОз из этого сложного эфира приводит к карбоновой кислоте: ОН КСНО + НОН вЂ” КСН ОН ОН ОН О С + СгОз КС вЂ” Π— Сг — ОН ОН О 0 ~Ъ ~~ и ф ф о в-с-о — с~ — он — вс + но-с ' + вн ~ О ОН О ~Н Поэтому, для того чтобы избежать дальнейшего окисления альдегида, окисление первичных спиртов следует проводить в апротонной среде при полном отсутствии влаги.
Этому условию в полной мере удовлетворяют реагенты Коллинза и Кори, для которых в качестве растворителя используют тщательно обезвоженный хлористый метилен. Среди множества других соединений переходных металлов лишь немногие нашли применение в синтетической практике для окисления спиртов, Перманганат калия иногда используется для окисления в кислой среде первичных спиртов до карбоновых кислот, а вторичных спиртов — до кетонов. Мягким окислителем первичных спиртов в альдегиды оказался карбонат серебра на целите. Этот дорогостоящий реагент употребляется при стереоселективном мягком окислении лабильных циклопропил- и циклобутилкарбинолов: О в ; вв 'с Н=СН (80%) НОСН, В отдельных и очень редких случаях в качестве дешевого окислителя используют азотную кислоту.