九、羧酸及其衍生物的氧化
过氧三氟乙酸
C2HF3O3,130.02
【英文名】 Peroxytrifluoroacetic acid
【性状】 不稳定。一般制成溶液,现制现用。
【制法】 ①Liotta R,Hoff W S.J Org Chem,1980,45(14):2887.②Unemoto Teruo,Gotoh Yoshihiko.J Fluorine Chemistry,1985,28:235.
双氧水与三氟乙酸反应可生成过氧三氟乙酸。若制备无水过氧三氟乙酸,可用如下方法:
于70 mL二氯甲烷中加入86%的双氧水4.1 mL(0.15 mol),冰水浴冷却,摇动下滴加25 mL(0.18 mol)三氟乙酸酐(2)。加完后于0℃摇动10 min,无水硫酸钠干燥。生成的溶液不能久置,应立即使用。
【用途】 有机氧化剂。
过氧苯甲酸
C7H6O3,138.12
【英文名】 Peroxybenzoic acid
【性状】 白色针状的结晶,mp 41~42℃。低温保存。过氧苯甲酸可溶于氯仿、乙酸乙酯、乙醚,微溶于水和石油醚。
【制法】 ①Silbert,Siegel,Swern.J Org Chem,1962,27(4):1336.②Pand C S,Jain N.Synth Commun,1989,19(7~8):1271.
于500 mL烧杯中加入苯甲酸(2)36.6 g(0.3 mol),甲基磺酸86.5 g(0.9 mol),充分搅拌成糊状,而后搅拌下滴加70%的过氧化氢22 g(0.45 mol),滴加时冰水浴冷却保持在25~30℃,约30 min加完,苯甲酸全部溶解。继续搅拌反应2 h,冷却至15℃,依次加入50 g碎冰和75 mL冰冷的饱和硫酸铵溶液,稀释时保持温度在25℃以下。将反应液用苯提取三次,合并苯层,用饱和硫酸铵洗涤两次,无水硫酸钠干燥,过滤。用碘量法测定苯溶液中过氧苯甲酸的含量。结果表明有85%~90%的苯甲酸转变为过氧苯甲酸。此溶液不必处理即可用于氧化反应。
【用途】 药物合成、有机合成氧化剂。
单过氧邻苯二甲酸
C8H6O5,182.13
【英文名】 Perphthalic acid,Monoperphthalic acid
【性状】 白色结晶。
【制法】 霍宁 E C.有机合成:第三集.南京大学化学系有机化学教研室译.北京:科学出版社,1981:381.
于反应瓶中加入15%的氢氧化钠溶液275 g,冰盐浴冷至-10℃。同时冷却30%的H2O2115 g。将冷却的H2O2一次加入反应瓶中,反应放热,再次冷至-10℃后,剧烈搅拌下尽可能快地加入邻苯二甲酸酐(2)75 g(0.5 mol)。化合物(2)全部溶解后,立即加入250 mL预先冷至-10℃的20%的硫酸。过滤,滤液用乙醚提取4次、合并乙醚溶液,用48%的硫酸铵溶液洗涤3次,无水硫酸钠干燥。蒸出溶剂,得到白色结晶状化合物(1)60~65 g,收率65%~70%。
【用途】 有机过氧化物,用于药物合成和有机合成。
间氯过氧苯甲酸
C7H5ClO3,172.57
【英文名】 m-Chloroperoxybenzoic acid,3-Chloroperbenzoic acid
【性状】 无色结晶。mp 69~71℃。不溶于水。一般试剂含量约70%,其中含10%的间氯苯甲酸和20%的水。受热容易引起爆炸。
【制法】 方法1 Richard N M,Richard N S,James E D.Org Synth,1988,Coll Vol 6:276.
于1 L的烧杯中加入七水硫酸镁0.3 g,水75 mL,氢氧化钠7.2 g,溶解后冷至室温,加入30%的H2O2 18 mL和二氧六环90 mL。冰水浴冷却至15℃以下,剧烈搅拌下一次加入间氯苯甲酰氯(2)10.5 g(0.06 mol),保持反应温度不超过25℃,必要时可加入适量的碎冰。搅拌反应15 min。用20%的稀硫酸调至酸性。以二氯甲烷提取四次。合并二氯甲烷层,水洗,减压蒸出溶剂至干,得白色片状结晶间氯过氧苯甲酸(1),以碘量法测定,含约80%的活泼氧。
方法2 孙庆麟,孙靖靖.精细石油化工进展,2000,1(4):27.
于反应瓶中加入蒸馏水23 mL,氢氧化钾9.5 g,搅拌溶解。冷却后加入甲醇70 mL,冷至20℃以下,一次加入间氯苯甲酰氯(2)10 g溶于氯仿70 mL的溶液。剧烈搅拌反应10 min。冷却下用20%的盐酸调至pH4,分出有机层。水层用氯仿提取2次,合并氯仿层,水洗,无水硫酸钠干燥。减压蒸出溶剂,得粗品化合物(1)。重结晶提纯后,得白色固体(1)5.7~6 g,收率约62%,纯度90%以上。
【用途】 药物合成、有机合成氧化剂。
过氧化苯甲酰
C14H10O4,242.22
【英文名】 Benzoyl peroxide
【性状】 白色结晶或粉末。mp 106~108℃。易溶于氯仿、苯、乙醚,难溶于乙醇,不溶于水。具爆炸性。一般含水30%左右保存。
【制法】 ①段行信.实用精细有机合成手册.北京:化学工业出版社,2000:158.②段海宝,周艳平,彭奇均.中国食品添加剂,2002,5:23.
于安有搅拌器、温度计、两个滴液漏斗的反应瓶中,加入10%的双氧水100 mL(0.29 mol),冰水浴冷却至5℃左右,同时滴加两种液体:苯甲酰氯(1)28.5 g(0.2 mol)和9.5 g氢氧化钠溶于60 mL水配成的溶液。控制滴加速度,以保持反应液呈弱碱性。反应中不断析出固体。加完后继续搅拌反应直至无苯甲酰氯的气味。抽滤,水洗,而后用冷乙醇浸泡(除去可能存在的苯甲酸和苯甲酰氯),尽量抽干。风干后得过氧化苯甲酰(1)20 g,mp 106~108℃,收率85%。
【用途】 有机合成氧化剂,食品添加剂(例如面粉增白)。
2,6-二氧代哌啶-3-甲酸乙酯
C8H11NO4,185.18
【英文名】 Ethyl 2,6-dioxopiperidine-3-carboxylate
【性状】 白色固体。mp 74~76℃。
【制法】 ①Doumaux A R,Trecker D J.J Org Chem,1970,35(7):2121.②唐玫,吴晗,张爱英等.中国医药工业杂志,2009,40(10):721.
于反应瓶中加入3-乙氧羰基哌啶-2-酮(2)8.55 g(0.05 mol),Mn(acac)350 mg,乙酸乙酯50 mL,25%的过氧乙酸32 g(0.1 mol),室温搅拌至反应完全。过滤,减压蒸出溶剂,得白色固体(1)6.4 g,收率69%。乙醇中重结晶2次,mp 74~76℃。
【用途】 抗肿瘤药泊马度胺(Pomalidomide)等的中间体。