麻生明氧化

学术   2024-11-21 08:31   上海  

麻生明氧化指以氧气 (空气) 为氧化剂,九水合硝酸铁、2,2,6,6-四甲基氮氧化合物(TEMPO) 及其衍生物、氯化钠或氯化钾为催化剂,在室温下把伯醇氧化为醛[1-5] (式1) 或羧酸[6,7] (式 2)、把仲醇氧化为酮[1-5]的反应 (式 1)。该反应底物普适性及官能团兼容性良好,烷基醇、苄醇、烯丙醇、炔丙醇、联烯醇以及N-保护的吲哚醇均可被氧化为相应的醛或酮[1-5]。该反应为麻生明课题组所发展[1-5],被称之为“Fe-TEMPO-MCl 氧化”。鉴于该反应条件温和,适应性广,已被多个课题组采用,且具有良好的实验室和工业应用前景,笔者认为宜称为麻生明氧化。

对于含有末端氢的高炔丙醇类底物,Fe-TEMPO-NaCl 体系可将其氧化为相应的酮,并通过硅胶柱色谱分离异构成相应的联烯酮 (式 3)[8]。

该氧化体系同样适用于从醛到酸的氧化 (式 4)[6,9]。

安全事项:由于氧气是一种助燃剂,在使用时需要特别注意其安全问题。对于实验室规模的反应可采用纯氧 (图 1);随着反应规模的增大,可采用空气袋加纯氧气袋补氧 (图 2)及空气流 (图 3) 等更为安全的供氧方式,以确保尾氧的含量在每个化合物的安全线以下。

反应机理:该反应可能的机理示于图 4[6]。2,2,6,6-四甲基氮氧化合物 (TEMPO) 与Fe3+作用生成 A,继而与醇发生配体交换形成 B,再经 β-H 消除生成醛/酮;醛可进一步与水作用形成半缩醛 C,再次配体交换形成 D,并再次发生 β-H 消除生成羧酸。

麻生明氧化适用范围比较广,除简单底物外,已被应用于多个天然产物的全合成。麻生明等在天然产物 phlomic acid (1)[6]及 (-)-lamenallenic acid (2)[10]的不对称全合成中,通过 Fe-TEMPO-KCl 氧化合成相应的羧酸 3 和 4 ( 图 5) 。他们在天然产物xestospongienes F (7) 和G (8) 的不对称全合成中,展示了 Fe-TEMPO-NaCl 体系可把伯醇 9 选择性地氧化为醛 10,底物中的炔键及含敏感基团炔丙醚的手性中心均不受影响(图 5)[11]。

四川大学刘波小组在大环脂肽类化合物 nannocystin Ax (11) 的全合成中采用麻生明氧化将 N-Boc 保护的 β-氨基醇12 氧化为特种 α-氨基酸 13 (图 6),显示该氧化反应具有良好的官能团兼容性[12]。

中国科技大学汪普生等人在苯并二氢吡喃酮类天然产物 gonytolide C (14) 的形式不对称全合成中,采用麻生明氧化在温和条件下把 γ,δ-不饱和醇 15 氧化为 β,γ-不饱和酸16 (图 7) [13]。

德国斯图加特大学 Plietker 小组在石斛碱 dendrobine (17)、mubironine B (18) 及dendroxine (19) 的催化对映选择性全合成中,采用麻生明氧化从 1,4-二醇 20 直接构建内酯关键中间体 21 (图 8),显示麻生明氧化可在仲醇存在下选择性地氧化伯醇,并一步构建内酯[14]。

参考文献

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