拜耳-维利格氧化反应

拜耳-维利格重排--经典有机反应/人名反应数据库 拜耳-维利格重排 (Baeyer-Villiger Rearrangement) A. Baeyer, V. Villiger, Ber, 32,3625(1899); 23,858(1900) S.L.Friess, R. Pinson, J. Am. Chem. Soc. 74, 1302(1952) K. Mislow, J. Brenner, J. Am.Chem.Soc.75,2318(1953) W.A. Waters in H. Gilman, Organic Chemistry, vol 4,1169(John Wiley & Sons, New York, 1953) W. Sager, A. Duckworth, J.Am. Chem. Soc. 77, 188(1955) C.H.Hassall, Organic Reactions 9,73(1957) M.F.Hawthorne, W.D. Emmons, K.S. McCallum, J.Am.Chem.Soc 80,6393(1958) M.F. Hawthorne,W.D. Emmons,ibid,80,6398(1958) V. Franzen, Reaktionsmechanismen I p73-77(A. Huthig Verlag, Heidelberg, 1958) L.F.Fieser, M.Fieser, Advanced Organic Chemistry 427 (Reinhold, New York 1961) J.D.McClure, P.H. Williams, J. Org. Chem. 27,24,(1962) J.L. Mateos, H. Menchaca, ibid. 29,2026(1964) J.T.Pinhey, K.Schaffner, Tetrahedron Letters 1965,601 J.C.Robertson, A. Swelim,ibid, 1967(30),2871 拜耳-维立格氧化重排反应（Baeyer-Villiger氧化重排反应）是酮在过氧化物(如过氧化氢、过氧化羧酸等)氧化下，在羰基和一个邻近烃基之间引入一个氧原子，得到相应的酯的化学反应。醛可以进行同样的反应，氧化的产物是相应的羧酸。 常用的氧化剂包括间氯过氧化苯甲酸、过氧化乙酸、过氧化三氟乙酸等。为避免生成的酯在酸性条件下发生酯交换反应，常在反应物中加入磷酸氢二钠，以保持溶液接近中性。 从表面上看来，该反应仅是一个氧原子对碳-碳键进行的插入反应。事实上，该反应是一个典型的1,2-迁移反应，其机制与霍夫曼重排、频哪醇重排等是类似的。 首先，反应物的羰基被质子活化(反应1)，从而易于接受过氧酸的亲核进攻（反应2）。亲核加成的产物中带有一个氧鎓离子，其质子将较容易转移到邻近的氧原子上，并通过正电荷与羰基共轭而获得额外的稳定性（反应3）。随后，与原来过氧酸对应的羧酸从中间体离去，留下一个缺电子的氧正离子（反应4）。由于氧具有很高的电负性，缺电子的氧是不稳定的，一个烃基（这里是R2）就通过1,2-迁移反应使整个分子再度处处符合八隅律，得到一个质子化的酯（反应5），并很快脱去质子而得到最终产物（反应6）。由于反应4的产物极不稳定，通常认为(4)、(5)两步是同时发生的，即羧酸的离去与烃基的迁移是同时进行，相互促进的。 苯偶酰重排，又称苯甲酰重排：苯偶酰类化合物（即α-二酮类）在强碱作用下，发生分子内重排生成α-羟基酸的反应。最著名的是二苯基乙二酮（苯偶酰）的重排 一：定义：过氧试剂将醛或酮氧化成酯（或内酯）的反应称为Baeyer-Villiger氧化反应（或叫Baeyer-Villiger氧化重排）。 二：机理：1：过氧酸或对羰基（或质子化的羰基）进行亲核进攻，产生四取代中间体（被称为Criegee中间体）。2：迁移基团发生迁移，酸离去。第二步为决速步。（详见教科书），迁移完成后迁移基团绝对构型保持不变。 三：常用的酸 最适合的过酸最好通过实验测定。常见有机过酸氧化能力顺序：三氟过氧乙酸（TFPAA）＞单过氧马来酸（单过氧顺丁二烯酸，PMA）＞单过氧邻苯二甲酸（MPAA）＞3,5二硝基过氧苯甲酸＞对硝基过氧苯甲酸（p-MPBA）＞间氯过氧苯甲酸（m-CPBA）＞过氧苯甲酸（PBA）＞过氧乙酸（PAA）。最常用90%TFPAA以及85%m-CPBA。其中PAA氧化性最弱但是一般区域选择性更强，但是有可能根本不反应。另外也有用H2SO4，KHSO5体系和直接使用H2O2。 为了防止酯解水解等副反应，Baeyer-Villiger反应可以在缓冲体系进行。 四：基团迁移顺序 1、首先需要满足Criegee四面体中间体的立体电子效应（在有刚性结构的化合物中比较常见），立体电子效应指的是i迁移基团（中心碳原子指向迁移基团的连线）必须和过氧酸O-O键处于反向平行位置ii迁移基团必须和羟基上的孤对电子（羟基氧原子指向孤对电子的连线）处于反向平行位置。 2、在满足立体电子效应的前提下，富电子、大位阻基团优先迁移（但是位阻过大要当心过氧酸无法对羰基进攻），顺序一般是：叔烷基＞环己基＞仲烷基≈苄基＞苯基＞伯烷基＞环戊基＞环丙基＞氢，其中基团α位连有氧、氮、硅等杂原子原子的基团变得容易迁移，富电子苯环更加容易迁移。甚至β位有硅基和硒基取代的相邻α位碳原子也更加容易迁移。卤素取代的基团变得不容易迁移。 五：区域选择性 1：羰基两侧都是伯烷基的非环酮不能被PBA和PPA氧化，要选用更强的氧化剂如TFPAA。 2：邻位取代苯基因为位阻过大一般不能迁移。同理位阻过大的碳不能迁移。 3：1,2二羰基化合物进行Baeyer-Villiger反应通常可以得到酸酐，同时其水解产物或酯解产物可能成为主产物。 4：醛的Baeyer-Villiger氧化反应存在其氧化为酸的竞争，其主产物取决于迁移基团的活性和氧化剂。比如季铵硫酸氢盐（比如CH3（n-C8H17）3NHSO4）存在下过氧化氢氧化醛为酸（是很清洁的氧化方法），苯甲酸可以被过氧酸氧化为甲酸苯酯。 六：竞争反应 1：非共轭不饱和醛、酮进行Baeyer-Villiger反应一般首先得到环氧化合物。（有特殊情况） 2：缺电子烯烃可以不发生环氧化，位阻过大的双键同样不发生环氧化。 3：碱性过氧化氢不氧化双键，具有高度选择性。（但是氧化能力不强要注意无法反应的问题） 4：强氧化能力过酸，强酸性条件有助于Baeyer-Villiger反应，惰性溶剂低温反应有助于环氧化 5：对于非环α-β不饱和醛、酮，一般优先得到环氧产物。，对于单环α-β不饱和醛、酮存在下列三种情况： ①：双键在环内，羰基在环外 ②：双键在环外，羰基在环内 ③：双键和羰基都在环内 一般来说，第一种情况发生Baeyer-Villiger反应（有特殊情况），第二种情况发生环氧化几率高于第一种，但是环氧化反应同样很少。第三种情况优先发生Baeyer-Villiger反应，随后可能进行环氧化反应，可能伴随一系列反应，反应复杂。 继续阅读