5.7: 烯烃臭氧

1. 加入200毫克的丁香, 15 毫升的甲醇, 和〜2毫克苏丹 III 至3颈50毫升的圆形底烧瓶, 装有磁性搅拌棒。
2. 将反应烧瓶连接到氧气罐和起泡。
3. 打开氧气的流动。
4. 用干冰/丙酮浴冷却反应混合物。
5. 在臭氧发生器上切换, 将氧气从油箱转换到进入反应瓶的臭氧。发电机将在氧气罐和反应瓶之间。让反应混合物搅拌, 直到红色的颜色变成紫色/蓝色。
6. 关闭臭氧发生器, 并允许氧气清除臭氧的反应混合物5分钟。
7. 拆卸冷却槽, 加入0.2 毫升的二甲基硫醚。
8. 将反应混合物加热至室温1小时。
9. 通过旋转蒸发去除溶剂。通过将硅胶放入 chner 漏斗来制造硅胶插头。将10% 乙酸乙酯中的残留物溶解在 hexanes 中, 通过硅胶塞在真空中去除杂质。用10% 乙酸乙酯在 hexanes 清洗硅胶插头2次。收集滤液并通过旋转蒸发除去溶剂, 以获得香兰素为白色固体。
10. 通过熔点 (mp) 和¹H NMR, 计算获得的香草醛的产率, 建立其纯度和同一性。

臭氧分解是臭氧氧化有机化合物中的不饱和键。

臭氧分解最常用于裂解烯烃以获得两个羰基产物。臭氧还与炔烃和腙反应。臭氧分解用于有机化学研究，特别是天然产物合成，以及药物的工业规模合成。

本视频将说明烯烃臭氧分解的程序，并介绍臭氧分解在化学中的一些应用。

烯烃的臭氧分解始于臭氧跨碳-碳双键的环加成反应，形成称为 molozonide 的不稳定中间体。然后 molozonide 解离成羰基氧化物和羰基。这些片段重新排列以将羰基氧从羰基氧化物氧中移开。然后，这些片段通过环加成反应重新组合成更稳定的臭氧，其中羰基氧与碳原子结合。

臭氧化物被加工成将环裂解成羰基产物。如果一侧的两个取代基都是碳基，则无论后处理条件如何，都会形成酮。给定氢取代基，用过氧化氢进行氧化处理将产生羧酸。用锌在乙酸或二甲基硫醚中进行还原处理会产生醛。

烯烃臭氧分解通常在指示剂存在的情况下进行，以跟踪反应进程。指示剂是在反应的不同阶段具有不同视觉外观的化合物。例如，指示剂苏丹 III 的臭氧分解导致颜色从亮红色变为深蓝色或紫色。烯烃的臭氧分解速度比苏丹 III 快，因此颜色变化表明烯烃臭氧分解反应已经完成。

现在您了解了烯烃臭氧分解的原理，让我们来了解一下异丁香酚臭氧分解的程序，这是商业香兰素合成的开创性反应之一。

要开始该程序，请将 200 mg 异丁香酚、15 mL 甲醇和大约 2 mg 指示剂 Sudan III 混合在一个配有搅拌棒的 3 口圆底烧瓶中。

将培养瓶固定在通风橱中，放在搅拌板上。确保臭氧发生器已关闭，然后将烧瓶连接到发生器和起泡油器。

打开搅拌电机以混合溶液。确保红色指示剂均匀分布在整个反应混合物中。然后，准备一个丙酮干冰冷却浴。

通过臭氧发生器启动氧气流动。将冷却槽放在实验室千斤顶上，然后升高浴槽以冷却反应混合物。混合物冷却后，启动臭氧发生器。

在搅拌反应混合物时对其进行监测，直到混合物变为蓝色到紫色。然后，关闭臭氧发生器，用双原子氧吹扫反应混合物5分钟。清洗完成后

关闭氧气流，从烧瓶下方放出冷却浴。要开始还原处理，向培养瓶中加入 0.2 mL 二甲基硫醚。让混合物升温至室温，同时搅拌 1 小时

然后，用旋转蒸发器去除多余的溶剂。完成后，将残留物溶解在 10 mL 10% 乙酸乙酯的己烷溶液中。

将真空过滤瓶连接到真空管路。将 B？chner 漏斗固定在烧瓶中，并在漏斗中加入硅胶。

通过真空过滤净化产品混合物。用两份 10% 乙酸乙酯的己烷溶液通过硅胶清洗产品。

将滤液转移到圆底烧瓶中。再次用旋转蒸发器去除溶剂，得到黄色至白色结晶针状的香兰素。

计算百分比产率，确定熔点，并获得产品的质子 NMR 谱图。

香兰素为白色结晶固体。文献中的熔点范围是 81 到 83 度。质子 NMR 波谱可以与以前的文献报告进行比较。

臭氧分解广泛用于化学和生物学。让我们看几个例子。

臭氧分解是许多药物工业合成的一个步骤。例如，抗生素头孢布汀和头孢克洛是由一种常见的中间产物产生的，该中间产物是通过末端烯烃臭氧分解成酮而获得的。中间体酮产物可以与烯醇形式相互转化。然后烯醇羟基在其余步骤中与两种抗生素发生不同的反应。

臭氧分解可以是立体选择性烷基化醛和酮的 α 碳的技术的最后一步。在该反应中，吡咯烷试剂通过形成空间位阻隔腙来控制碳-碳键形成的立体选择性。α 碳烷基化后，腙的碳-氮双键可以通过臭氧分解裂解，从而在还原性处理后再生酮或醛。

您刚刚观看了 JoVE 对臭氧分解的介绍。您现在应该了解臭氧分解的基本原理、烯烃臭氧分解的程序以及有机化学中如何使用臭氧分解的几个示例。感谢观看！