在不同的條件下,烯烴雙羥基化可以得到順式和反式鄰二羥基化合物。順式雙羥基化常用試劑為高錳酸鉀,四氧化鋨及碘-濕乙酸銀。反式羥基化最常用的方法是過氧酸法,另外,Prévost反應(yīng)也常用。
一、高錳酸鉀法
在烯烴全羥基化中用高錳酸鉀氧化烯烴是應(yīng)用較廣泛的方法。在此氧化反應(yīng)中,仔細到控制反應(yīng)條件是非常重要的,否則常發(fā)生進一步氧化反應(yīng)。常規(guī)的反應(yīng)條件是:用水或含水有機溶劑(丙酮、乙醇或叔丁醇)做溶劑,加計算量低濃度(1%~3%)的高錳酸鉀,在堿性條件下(12以上),低溫反應(yīng)。在這樣的條件下,常可以得到滿意的結(jié)果。由于不飽和酸在堿性溶液中溶解,所以本法對不飽和酸的全羥基化最為合適,收率也高,如油酸的全羥基化的收率達80%。
其反應(yīng)機理如下:
對于不溶于水的烯烴,用高錳酸鉀做氧化劑時,加入相轉(zhuǎn)移催化劑是有效的。如順式環(huán)辛烯的全羥基化,在相轉(zhuǎn)移催化劑的存在下,收率為50%,而沒有相轉(zhuǎn)移催化劑時,收率僅為7%。
二、四氧化鋨或鋨酸鉀法
四氧化鋨作氧化劑進行烯烴的全羥基化是一種較好的順式羥基化的方法,收率高。反應(yīng)歷程與高錳酸鉀類似,形成環(huán)狀的鋨酸酯。由于鋨酸酯不穩(wěn)定,常加入叔胺(如吡啶)組成配合物,以穩(wěn)定鋨酸酯,加速反應(yīng)。由于四氧化鋨價貴且有毒,實驗中常用催化量的四氧化鋨和其他的氧化劑,如與氯酸鹽、碘酸鹽、過氧化氫等共用,或者用揮發(fā)度較低的鋨酸鉀代替。
反應(yīng)實例
A mixture of2-[4-(benzyloxycarbonyl)piperazin-1-yl]-4-[trans-(2-buten-1-yl)oxy] quinazoline(1.30 g), a solution of osmium tetroxide in t-butanol (osmium tetroxide 106mg/t-butanol 8.36 g) (312 mg) and 4-methylmorpholine N-oxide (382 mg) in water (2 ml)--acetone(15 ml) is stirred at room temperature for 14 hours.
acetone is distilled off from the reaction mixture under reduced pressure, and the resultant product is diluted with ethyl acetate, and the mixture is washed with10percent aqueous sodium sulfite solution and water. . The ethyl acetate solution is dried over anhydrous magnesium sulfate and evaporated to drynessunder reduced pressure, and the residue is purified by medium pressure liquid column chromatography (eluent, chloroform:methanol=100:1, v/v) to give2-[4-(benzyloxycarbonyl)piperazin-1-yl] -4-[(2RS,3RS)- (2,3-dihydroxybutan-1-yl)oxy]quinazoline(1.02 g) as foam.
三、Prévost反應(yīng)和Woodward反應(yīng)
碘與濕羧酸銀為氧化劑,由碘與2 mol醋酸銀或苯甲酸銀所組成的試劑,稱為Prevost’s試劑,該試劑可以氧化烯鍵成1,2-二醇,當(dāng)有水存在時(Woodward Reaction)得到順式1,2-二醇的單酯,進而得到順式加成的1,2-二醇;在無水條件下(Prevost Reaction),則得到反式的1,2-二醇。
1933年,C. Prévost報道了利用苯甲酸銀和碘氧化苯乙烯反應(yīng)生成相應(yīng)二醇的苯甲酸酯,水解從而得到1,2-二醇的反應(yīng)。這種兩步把烯烴轉(zhuǎn)化為1,2-反式二醇的反應(yīng)稱為Prévost反應(yīng)。此反應(yīng)最重要的改進為Woodward and Brutcher改進法,他們利用乙酸和水作為溶劑得到了順式-1,2-二醇。這一改進是在Winstein等人報道了少量的水對Prévost反應(yīng)的反式選擇性有影響的基礎(chǔ)上做出的。
此反應(yīng)的機理為:首先烯烴與碘形成三元環(huán)的碘鎓離子,然后羧酸銀鹽立體選擇性地進攻碘鎓離子生成相應(yīng)的反式-1,2-碘羧酸酯。碘被分子內(nèi)羧酸酯進攻所取代(鄰助效應(yīng))形成一個環(huán)狀正離子中間體。在無水環(huán)境中,此中間體被另一分子的羧酸銀從反向進攻得到反式-1,2-二羧酸酯。然而在有水環(huán)境下的反應(yīng)被稱為Woodward-Brutcher改進法,中間體會轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的順式原羧酸酯,進而水解得到相應(yīng)的順式-1,2-二醇。
此反應(yīng)有如下特點:1)非環(huán)狀烯烴和環(huán)狀烯烴都能很好的反應(yīng);2)第一階段得到的是非對映的反式-1,2-二羧酸酯,在合適的條件先水解可以得到反式-1,2-二醇(和非對映異構(gòu)體);3)在剛性的環(huán)狀底物體系中反應(yīng)具有很高的非對映選擇性;4)最常用的的試劑是苯甲酸銀,但也可以用其他羧酸銀或乙酸鉈;5)當(dāng)共軛雙鍵和單獨雙鍵同時存在于一個分子中時,此反應(yīng)通常發(fā)生在孤立雙鍵上。
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