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Organic Chemistry
Chapter 8: Reactions of Alkenes
8.12:
烯烃的氧化:用过氧酸抗二羟基化
二醇是具有两个羟基的化合物。 除顺式二羟基化外,还可以通过反二羟基化过程合成二醇。 该方法涉及用过氧羧酸处理烯烃以形成环氧化物。 环氧化物是高度紧张的三元环,其中氧和两个碳占据等边三角形的角。 该步骤之后是在酸水溶液存在下使环氧化物开环,得到trans二醇。 过氧羧酸是强氧化剂并且类似于羧酸。 然而,它们在羰基和氢原子之间有一个额外的氧原子。 常用的有机过酸包括间氯过苯甲酸和过氧乙酸。
该机制始于烯烃π键对过氧酸的亲电子氧的协同亲核攻击,破坏氧-氧键并形成新的碳-氧双键,从而导致环状过渡态。
反应的第二步涉及环氧化物的酸催化开环,最终形成trans二醇。
总体而言,反应的区域化学由空间因素和电子因素的组合控制。 在具有伯碳和仲碳的环氧化物中,空间因素占主导地位,有利于攻击较少取代的碳。 对于叔碳,电子效应占主导地位,有利于攻击更多取代的碳。
抗二羟基化是另一种氧化加成反应,它与两个羟基在烯烃双键上的抗加成反应进行。
在这里,烯烃用过氧羧酸(一种强氧化剂)处理,形成环氧化物:一个高度应变的三元环,带有一个氧和两个碳。
环氧化物形成后,环氧化物在酸水溶液存在下开环,得到反式二醇。
该机制始于烯烃π键对过氧乙酸的亲氧的协同亲核攻击,打破 O-O 键并形成新的 C=O 键,导致循环过渡态。
第一步,氧原子转移到烯烃双键的同一面上,形成具有 syn 立体化学的环氧化物。
反应的第二步涉及环氧化物的酸催化开环。首先,质子转移到氧原子形成质子化环氧化物。
环氧化物中的环应变使它们对其中一个亲电碳的亲核攻击产生反应性,导致环打开,从而减轻应变。
水的背面亲核攻击打开环,形成氧鎓离子。这与 SN2 过程一致,导致反应中心发生立体化学反转。
空间位阻因子在原生碳或次生碳中心占主导地位,有利于对替代性较低的碳的攻击。对于叔碳,电子效应占主导地位,有利于攻击取代更多的碳。
最后,作为碱的水使氧离子去质子化,产生反式二醇作为最终产物。
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