Pinnick氧化反应也被称为Lindgren氧化反应,这是一个选择性将醛氧化到相对应的羧酸的反应。
说起将醛氧化为相应的羧酸,很多氧化剂都可以实现,这类氧化反应也成为有机合成研究领域重要的转化过程。比如:KMnO4、K2Cr2O7、三氧化铬、四氧化铑、DMSO斯文氧化、氧气、Jones试剂等,但使用这类氧化剂选择性不够理想,常常会造成过度氧化,并且由于反应条件较为苛刻,官能团兼容性也十分受限。
在情况下,化学工作者经常利用从醇→醛→酸这种分两步的比较温和的反应方法。swern(斯文)氧化也在第一步(醇→醛)的氧化反应中被使用,Pinnick氧化也在第二步(醛→酸)的氧化反应中被使用。
Pinnick氧化被证明可以适用于具有敏感官能团底物的氧化,而且对于具有位阻效应的底物也有良好的反应效果。这个反应尤其适用于α-β不饱和醛的氧化,它的另一个优点是低成本。
反应机理:
首先在酸性条件下,生成氧化的活性物质亚氯酸。
将亚氯酸加入到醛中,生成一个活性中间体。
中间体内部发生协同重排,醛氢转移到亚氯酸的氧上,亚氯酸变成次氯酸。
反应生成的次氯酸会迅速与亚氯酸离子反应,使之不能进行氧化反应。
次氯酸的另一个副反应就是可以和碳碳双键反应,但刚好利用这一特点除掉次氯酸,常用的助剂是2-甲基-2-丁烯。
为了避免产生的次氯酸引起复杂的反应,要及时除去反应产生的次氯酸,另外双氧水作为助剂可以除掉次氯酸(HOCl + H2O2 → HCl + O2+ H2O)。
在原始文献中使用了氨基磺酸或者间苯二酚(雷琐酚)。
反应案例:
反应常用的操作步骤:
将醛溶于叔丁醇(常常和其他溶剂混合使用,如四氢呋喃),加入大量过量的反应助剂,室温下滴加磷酸二氢钠缓冲溶液和亚氯酸钠的水溶液;
pinnick反应的经验分享:
商品有固体和液体两种,纯粹的NaClO2固体是白色,吸湿性强,高温分解、遇有机物还原剂易燃、易爆(受冲击时)。液体NaClO2浓度在10~25%,比固体安全。
1、液体NaClO2液液呈弱碱性,可水解.
2、酸性条件下不稳定,产生ClO2,且pH↓,分解速率↑。
3、金属离子能促进NaClO2分解,但比H2O2弱,所以转移NaClO2水溶液时不可以使用不锈钢针头,应选择巴氏移液管。
4、酸性条件下,使KI生成I2,可用Na2S2O3滴定NaClO2的含量。
5:通常情况下,HClO清除剂2-甲基-2-丁烯需加入极大过量。
6:反应过程中会产生HClO,这种副产物会与氧化剂NaClO2反应形成ClO2,除此之外,底物中如果包含C=C双键,也会与之反应。因此,他们还会在体系中加入氨基磺酸(H2NSO3H)或间苯二酚作为HClO清除剂,抑制副反应发生。
此反应有如下特点:
1)反应常用的操作步骤:将醛溶于叔丁醇(常常和其他溶剂混合使用,如四氢呋喃),加入大量过量的反应助剂,室温下滴加磷酸二氢钠缓冲溶液和亚氯酸钠的水溶液;
2)最常用的反应助剂是2-甲基-2-丁烯,其要大量过量(10-50eq);
3)为了保证稳定的pH,NaH2PO4要加7-10个当量;
4)亚氯酸钠在光照下或存在杂质(如Fe2+ 和Fe3+)会分解,因此通常要稍微多余一个当量,加料时要溶于水或溶于缓冲液
5)反应中试剂的纯度非常重要,可能导致反应转化了一部分反应就会停止,如a)亚氯酸钠在酸性条件下过渡金属存在时不稳定
b) 可以用纯的2-methyl-2-butene 或其四氢呋喃溶液,但不要用纯度为90%的。
6)当2-methyl-2-butene作为助剂时,可以避免次氯酸加成的副产物,但是不能避免其他助剂,如双氧水,引起的双键的副反应;
7)对于醛的α位立体构型没有影响;
8) 此反应的官能团耐受度很高,羟基不需要保护。但是未保护的芳胺和吡咯,特别是手性的α氨基醛,可能受影响,因为其很容易被氧化为氮氧化物,另外硫醚也可以被氧化为砜或亚砜。