王連月，高 爽

（中國(guó)科學(xué)院 大連化學(xué)物理研究所 潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023）

1.3 Co催化體系

Tovrog等［52］報(bào)道了Co催化體系，該體系采用pyCo（saloph）NO2或pyCo（TPP）NO2（TPP為磷酸三苯酯）配合物為催化劑，在路易斯酸的存在下，能有效地將伯仲醇氧化為相應(yīng)的醛或酮。Iwahama等［53-54］對(duì)N-羥基鄰苯二甲酰亞胺（NHPI）/Co配合物體系進(jìn)行了研究，其中，NHPI結(jié)合少量Co（acac）3的催化體系在溫和條件下可有效地將一元醇和二元醇氧化為相應(yīng)的羰基化合物（見(jiàn)式（28）），但反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)；用Co（OAc）2替代Co（acac）3，并添加少量對(duì)氯苯甲酸（MCBA）可有效加快反應(yīng)速率，該改進(jìn)體系以乙酸乙酯為溶劑，在室溫下可將脂肪、烯丙基和芐基仲醇氧化為相應(yīng)的酮，將伯醇氧化為相應(yīng)的羧酸（見(jiàn)式（29）），將非端位的鄰二醇氧化為相應(yīng)的二酮，將末端二醇氧化成相應(yīng)的酸。NHPI體系的反應(yīng)機(jī)理見(jiàn)圖7。從圖7可看出，Co（Ⅱ）與O2作用生成Co（Ⅲ）過(guò)氧自由基；該自由基與NHPI作用，生成N-氧代鄰苯二甲酰亞胺（PINO）自由基；PINO奪取底物上的βH形成自由基物種7A及NHPI；物種7A與O2加合，再與NHPI作用生成物種7B；物種7B繼續(xù)與Co（Ⅲ）反應(yīng)形成產(chǎn)物。

圖7 NHPI體系的反應(yīng)機(jī)理Fig.7 Proposed reaction mechanism for the NHPI system.

Kalra等［55-58］報(bào)道了類(lèi)似Co（Ⅱ）的希夫堿體系，該體系能有效氧化α-羥基酮（見(jiàn)式（30））。如在體系中添加異丁醛，則能將苯甲醇氧化為苯甲醛，也能有效地氧化含不飽和鍵的醇（見(jiàn)式（31））。Kalra等提出的反應(yīng)機(jī)理見(jiàn)圖8。從圖8可看出，Co配合物（8A）與異丁醛反應(yīng)得到物種8B；8B被O2氧化形成物種8C；8C將醛氧化為相應(yīng)的酸，同時(shí)形成Co（Ⅳ）氧合物種（8D）；8D作為活性物種將醇氧化為相應(yīng)的羰基化合物，同時(shí)自身還原成8A。

Jain等［59-60］研究發(fā)現(xiàn)，鈷酞菁配合物在以二甲苯為溶劑、O2存在的條件下能有效氧化芐基、脂肪和炔丙基仲醇為相應(yīng)的酮（見(jiàn)式（32））。該催化體系還能有效地氧化α-羥基酮。

1.4 V催化體系

Kirihara等［61］報(bào)道了以VOCl3為催化劑的V催化體系，該體系以乙腈為溶劑，在室溫下可有效氧化α-羥基酮為相應(yīng)的雙羰基化合物（見(jiàn)式（33））。

Maeda等［62］采用VO（acac）2催化劑，加入 3 A分子篩（MS3A），以乙腈為溶劑，在0.1 MP a O2和80 ℃下，可有效地將炔丙基醇R1CH（OH）C CR2氧化為相應(yīng)的酮（見(jiàn)式（34））。R1為芳基、烯基和炔基醇時(shí)的反應(yīng)活性比R1為烷基醇時(shí)高。如以VO·（hfac）2為催化劑，加入六氟乙酰丙酮添加劑，可提高乙炔醇的收率，但對(duì)芐基、烯丙基和脂肪醇的氧化效果中等。ESR表征結(jié)果顯示，在反應(yīng)過(guò)程中當(dāng)?shù)孜锎己蚈2共同存在時(shí)，V4+轉(zhuǎn)化成為V5+?；谏鲜鲅芯浚麄兗僭O(shè)了V催化氧化炔丙基醇的反應(yīng)機(jī)理（見(jiàn)圖9）。從圖9可看出，V4+物種（9A）首先與炔丙基醇和O2反應(yīng)形成V5+物種（9B），9B進(jìn)一步和醇反應(yīng)形成釩醇鹽物種（9C），9C通過(guò)βH消除得到產(chǎn)物和二羥基V物種（9D），9D被O2氧化再產(chǎn)生9B，從而完成一個(gè)催化循環(huán)。

圖8 Kalra等提出的Co（Ⅱ）希夫堿體系的反應(yīng)機(jī)理Fig.8 Mechanism for the Co-salen catalyzed aerobic alcohol oxidation proposed by Kalra.

圖9 V催化炔丙基醇氧化的機(jī)理Fig.9 Proposed reaction mechanism for the V-catalyzed aerobic oxidation of propargylic alcohols.

Velusamy等［63］報(bào)道了V2O5催化體系，該體系不加K2CO3時(shí)能有效地將仲醇氧化為相應(yīng)的酮，將伯醇氧化為相應(yīng)的酯；加入50%（x）K2CO3時(shí)，能有效地將伯醇氧化為相應(yīng)的醛（見(jiàn)式（35））。當(dāng)脂肪伯仲醇同時(shí)存在時(shí)，該體系能高選擇性氧化仲醇。他們認(rèn)為，不加K2CO3時(shí)體系的pH=6，在此條件下，生成的醛和醇互相反應(yīng)生成半縮醛，半縮醛進(jìn)一步可氧化為酯。

Jiang等［64］報(bào)道了VO（acac）2/三乙烯二胺（DABCO）體系，該體系以離子液體1-丁基-3-甲基六氟磷酸鹽（［bmim］PF6）為溶劑，在0.1 MPa O2和95 ℃的條件下，可有效氧化活潑芐基及烯丙基醇為相應(yīng)的醛。如加入少量銅鹽，并以離子液體1-己基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽（［hmim］OTf）為溶劑時(shí)，可將活潑芐基和烯丙基醇氧化為相應(yīng)的酸（見(jiàn)式（36））。上述催化體系循環(huán)使用3次后，反應(yīng)活性無(wú)明顯降低。

Du等［65］報(bào)道了VOSO4/NaNO2催化體系，該體系以乙腈為溶劑，在0.5 MPa O2、80 ℃、痕量水存在的條件下，能有效氧化芐基伯醇為相應(yīng)的醛（見(jiàn)式（37）），但對(duì)非活潑的仲醇氧化效果差。他們認(rèn)為，水的存在有利于亞硝酸的形成，進(jìn)而釋放出氮氧化合物作為O2和V作用的橋梁，活性物種不是VOSO4，而是V5+（V的氧化循環(huán)見(jiàn)圖10）。

圖10 V的氧化循環(huán)Fig.10 Vanadium redox cycle.

上述V催化體系均以O(shè)2為氧源，如采用空氣代替純O2可降低有機(jī)溶劑與高壓純O2加熱時(shí)的危險(xiǎn)。Hanson等［66］報(bào)道了（HQ）2VⅤ（O）（OiPr）/NEt3（HQ為8-羥基喹啉銅）催化體系，該體系以1，2-二氯乙烷為溶劑，在空氣為氧源的溫和條件下可有效氧化芐基醇、烯丙基醇和炔丙基醇為相應(yīng)的醛和酮（見(jiàn) 式（38））。

1.5 Ru催化體系

Hanyu等［67］報(bào)道了Ru（PPh3）3Cl2/羥基喹啉/K2CO3催化體系，該體系以三氟甲苯為溶劑，在0.1 MPa O2和50 ℃的條件下，能有效氧化脂肪伯醇為相應(yīng)的醛（見(jiàn)式（39））。該體系的選擇性高，在脂肪伯仲醇同時(shí)存在時(shí)，能選擇性氧化脂肪伯醇。該體系對(duì)芐基和烯丙基伯醇也具有很好的氧化效果。

Lee等［68］報(bào)道了［RuCl2（ρ-cymene）］2/Cs2CO3體系，該體系以甲苯為溶劑，在O2氛圍和100 ℃的條件下，能高效氧化芐基、烯丙基醇為相應(yīng)的醛或酮（見(jiàn)式（40）），但對(duì)脂肪醇的氧化效果差。

Dijksman等［69］報(bào)道了Ru（PPh3）3Cl2/2，2，6，6-四甲基哌啶氮氧自由基（TEMPO）體系，該體系以氯苯為溶劑，在1 MPa 空氣和100 ℃的條件下，能有效氧化脂肪伯仲醇、芐基伯仲醇和烯丙基醇為相應(yīng)的醛或酮（見(jiàn)式（41）），產(chǎn)物選擇性均高于99%，伯仲醇均存在時(shí)，能選擇性氧化伯醇。Hammett方程和動(dòng)力學(xué)同位素方法的分析結(jié)果表明，反應(yīng)不是以Ru O和TEMPO+的機(jī)理進(jìn)行的，而是以金屬氫化物機(jī)理進(jìn)行（見(jiàn)圖11）。從圖11可看出，RuH2（PPh3）3與兩分子的TEMPO反應(yīng)形成配合物11A及一分子的TEMPOH。醇通過(guò)質(zhì)子轉(zhuǎn)移和配合物11A發(fā)生配體交換形成配合物11B和另一分子的TEMPOH。TEMPOH再被O2氧化為T(mén)EMPO，在無(wú)氧條件下，TEMPOH歧化為T(mén)EMPH和TEMPO。配合物11B通過(guò)βH消除得到產(chǎn)物及活性物種RuH2（PPh3）3。

圖11 Ru/TEMPO催化醇氧化的可能機(jī)理Fig.11 Proposed mechanism for the Ru/TEMPO-catalyzed aerobic oxidation of alcohols.

Csjernyik等［70］報(bào)道了Ru-醌催化體系的反應(yīng)機(jī)理（見(jiàn)圖12）。

圖12 Ru/醌催化體系的反應(yīng)機(jī)理Fig.12 Mechanism of aerobic alcohol oxidation catalyzed by Ru/hydroquinone system.

從圖12可 看出，Ru催化劑脫去醇上的質(zhì)子， 然后將質(zhì)子轉(zhuǎn)移到富電子的醌上形成氫醌，氫醌再被Co（salen）活化的O2氧化為醌。該體系在以甲苯為溶劑、空氣為氧源、100 ℃的條件下反應(yīng)1～2 h，能有效氧化各種仲醇為相應(yīng)的酮，與已報(bào)道的Ru催化體系相比，該體系具有高的轉(zhuǎn)化效率（TOF），TOF=100～200 h-1。

Tashiro等［71］將Ru-salen催化劑（見(jiàn)圖13）用于醇的氧化（見(jiàn)式（42）～（43））。催化劑13a以乙酸乙酯為溶劑，在可見(jiàn)光照射、室溫和空氣氛圍條件下能有效氧化鄰羥基芐基醇為相應(yīng)醛。催化劑13b［53］在伯仲醇同時(shí)存在、可見(jiàn)光照射的條件下能選擇性氧化伯醇。

圖13 Ru-salen催化劑Fig.13 Catalysts of Ru-salen.

Komiya等［72］采用水溶性Ru2（μ-OAc）3（μ-CO3）催化劑，以甲苯和水為溶劑，在0.1 MPa O2和80 ℃的條件下，可有效氧化活潑芐基、烯丙基和α-酮醇（見(jiàn)式（44）～（45）），且對(duì)脂肪伯醇具有很高的選擇性，催化劑循環(huán)使用3次后反應(yīng)活性無(wú)明顯降低。

Lloyd等［73］報(bào)道了RuCl3/Et3N催化體系，該體系在無(wú)溶劑條件下能有效實(shí)現(xiàn)伯仲醇的氧化。在最優(yōu)條件下，催化苯甲醇的TOF=332 h-1。他們認(rèn)為Et3N在反應(yīng)中可能起兩個(gè)作用：一是作為配體調(diào)節(jié)Ru（Ⅲ）的氧化還原性質(zhì)；二是協(xié)助催化循環(huán)中醇鹽物種的形成。添加少量水能大幅提高催化效率，這可能是因?yàn)椋芗涌炻汝庪x子的解離，有利于Ru（Ⅲ）與配體和底物結(jié)合。

1.6 Pd催化體系

O2為末端氧化劑的Pd催化氧化反應(yīng)可分為兩個(gè)步驟：一是底物氧化；二是催化劑再生。Pd催化體系的設(shè)計(jì)目的是加快催化劑再生或減慢催化劑的聚集。1828年Berzelius首次報(bào)道了Pd氧化醇的反應(yīng)。約140年之后，O2作為末端氧化劑，在Cu鹽助催化劑的存在下，實(shí)現(xiàn)了Pd氧化醇的反應(yīng)［74］。

1977年Blackburn等［75］報(bào)道了無(wú)助催化劑、以O(shè)2為末端氧化劑的Pd催化體系，該體系以PdCl2為催化劑，醋酸鈉為堿，碳酸乙烯酯為溶劑，在38℃和0.1 MPa O2的條件下，能氧化仲醇，但反應(yīng)速率慢，如2-辛醇的TOF僅為0.65（見(jiàn)式（46））。

Peterson等［76］采用Pd（OAc）2催化劑，在以二甲基亞砜（DMSO）為溶劑、0.1 MPa O2和80 ℃的條件下，可將芐基和烯丙基醇氧化為相應(yīng)的醛或酮（見(jiàn)式（47））。但該體系的反應(yīng)速率慢（TOF＜1），羰基化合物收率為42%～95%。當(dāng)?shù)孜餅橹俅紩r(shí)，加入NaHCO3或K2CO3可顯著加快反應(yīng)速率。其他鈀源（如PdCl2，Pd（OCOCF3）2，Pd（dba）2）的反應(yīng)效果較差，醋酸鹽的反應(yīng)效果沒(méi)有碳酸鹽好。

Steinhoff等［77］對(duì)Pd（OAc）2/DMSO體系催化醇氧化的機(jī)理進(jìn)行了研究（見(jiàn)圖14）。研究結(jié)果表明，DMSO作為溶劑并未參與氧化反應(yīng)，其N(xiāo)和O原子能與Pd配位，對(duì)Pd有一定的穩(wěn)定作用，從而有利于Pd（0）與Pd（Ⅱ）氧化還原的循環(huán)。

圖14 Pd（OAc）2/DMSO體系催化醇氧化的機(jī)理Fig.14 Catalytic mechanism of Pd(OAc)2/DMSO catalyst system.DMSO：dimethylsulfoxide.

Nishimura等［78-79］報(bào)道了一種高效Pd（OAc）2/吡啶/MS3A催化體系，該體系以甲苯為溶劑，在0.1 MPa O2和80 ℃的條件下能有效氧化各種醇為相應(yīng)的醛或酮（見(jiàn)式（48）），產(chǎn)物收率為80%～100%。其他Pd源（如PdCl2，Pd（OCOCF3）2，Pd（dba）2，Pd（PPh3）4，［（CH3CN）2PdCl2］）無(wú)催化效果。吡啶衍生物中吡啶的效果最好，聯(lián)吡啶反而會(huì)抑制反應(yīng)的進(jìn)行。研究結(jié)果表明，MS3A可加速H2O2的分解。該體系的反應(yīng)機(jī)理見(jiàn)圖15。

圖15 Pd（OAc）2/吡啶/MS3A體系催化醇氧化的機(jī)理Fig.15 Mechanism for the Pd(OAc)2/pyridine/MS3A system catalyzed aerobic alcohol oxidation.

從圖15可看出，Pd2+作為活性物種存在于整個(gè)反應(yīng)過(guò)程。反應(yīng)過(guò)程中形成的Pd氫物種并未分解為Pd0，而是與O2作用形成Pd氫過(guò)氧物種，然后進(jìn)一步與醇作用形成Pd醇鹽，完成催化循環(huán)過(guò)程。吡啶與Pd配位形成穩(wěn)定的Pd氫物種，可抑制其還原消除HX生成Pd0。

ten Brink等［80］以4，7-二苯基-1，10-二氮雜菲磺酸鈉鹽配位的PhenS-Pd（OAc）2催化劑，在100 ℃、3 MPa空氣、水溶液中有少量醋酸鈉存在的條件下，將伯仲脂肪醇、芐基醇和烯丙基醇氧化為相應(yīng)的醛或酮，產(chǎn)物收率為79%～93%（見(jiàn)式49）。反應(yīng)機(jī)理見(jiàn)圖16。從圖16可看出，在反應(yīng)體系中存在羥基橋連的二聚Pd物種；NaOAc奪取醇羥基上的質(zhì)子，有利于Pd醇鹽的形成；通過(guò)βH消除生成產(chǎn)物、水和Pd0物種；Pd0物種與O2作用形成一種Pd過(guò)氧化物；Pd過(guò)氧化物與Pd0物種生成原來(lái)的二聚Pd的物種，完成催化循環(huán)。NaOAc作為堿可奪取羥基上的質(zhì)子，又可加快反應(yīng)速率，有利于Pd0的再氧化，避免了Pd黑的形成。

Schultz等［81］報(bào)道了Pd（OAc）2/三乙基鋁（TEA）催化體系，該體系在室溫及O2條件下，能有效地氧化芐基醇和脂肪醇，但對(duì)烯丙基醇的催化活性低（見(jiàn)式50）。NMR表征結(jié)果顯示，反應(yīng)體系中存在3個(gè)平衡的Pd物種，分別為Pd（OAc）2，Pd（OAc）2（NEt3），Pd（OAc）2（NEt3）2（見(jiàn)式（51）），隨TEA含量的增大，反應(yīng)平衡向右移動(dòng)，這解釋了過(guò)量的TEA能抑制反應(yīng)的進(jìn)行，Pd（OAc）2（NEt3）應(yīng)為反應(yīng)的活性物種。

Jensen等［82］采用Pd（OAc）2-N-雜環(huán)卡賓（NHC）催化劑，以甲苯為溶劑，在O2或空氣氛圍中氧化了各種醇為相應(yīng)的醛或酮，轉(zhuǎn)化數(shù)（TON）高達(dá)1 000（見(jiàn)式（52）～（53））。研究結(jié)果表明，配體NHC能有效穩(wěn)定Pd0，O2將Pd0氧化為活性Pd2+。當(dāng)存在少量醋酸（2%（x））時(shí)，催化劑表現(xiàn)出更高的反應(yīng)活性，當(dāng)醋酸含量增至5%（x）、用空氣取代純O2時(shí)，稍微延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間也可得到很好的反應(yīng)結(jié)果。從催化劑晶體結(jié)構(gòu)看，H2O中的H與醋酸根上的O形成氫鍵，在反應(yīng)過(guò)程中，醋酸鹽作為催化劑上的堿有利于Pd醇鹽中間體的形成。分析結(jié)果表明，在未加入醋酸時(shí)，醇氧化的速率比活性催化劑再生的速率快，從而導(dǎo)致催化劑分解速率快并聚集成無(wú)活性的Pd黑。Pd（OAc）2-NHC/HOAc體系催化醇氧化的機(jī)理見(jiàn)圖17。從圖17可看出，加入醋酸減慢了整個(gè)反應(yīng)過(guò)程，使得醇鹽再質(zhì)子化，但也使醇氧化速率和Pd催化劑的再生速率維持了一個(gè)平衡，從而避免了催化劑的分解聚集。

圖16 PhenS*Pd（Ⅱ）體系催化醇氧化機(jī)理Fig.16 Mechanism proposed for alcohol oxidation with the aqueous-soluble PhenS*Pd(Ⅱ) catalyst.

圖17 Pd（OAc）2-NHC/HOAc體系催化醇氧化的機(jī)理Fig.17 Mechanism for Pd(OAc)2-NHC/HOAc catalyzed aerobic alcohol oxidation.

Jensen等［83-84］還報(bào)道了用手性Pd（Ⅱ）/（-）-sparteine為催化劑用于醇的動(dòng)力學(xué)拆分（見(jiàn)式（54）），該體系對(duì)芳香醇和脂肪醇也適用。機(jī)理研究結(jié)果表明，過(guò)量（-）-sparteine配體的存在，使反應(yīng)能夠獲得高的對(duì)映體過(guò)量（ee）值，其作用是脫H和作手性配體。Ferreira等［85-86］也報(bào)道了用（-）-sparteine配體取代Pd（OAc）2/吡啶/MS3A體系中的吡啶，得到了與Pd（OAc）2/TEA體系類(lèi)似的催化效果（見(jiàn)式（55））。該催化體系適用于環(huán)醇和烯丙醇的氧化拆分，添加Cs2CO3和t-BuOH能加快反應(yīng)速率。

2011年，本課題組［87］研究發(fā)現(xiàn)，采用N，N-二甲基乙酰胺（DMA）為溶劑時(shí)，PdCl2/NaOAc能有效地催化O2將醇選擇性氧化為相應(yīng)的醛或酮。對(duì)該體系做進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)式（55）），在反應(yīng)過(guò)程中原位產(chǎn)生了Pd納米粒子，DMA能穩(wěn)定該P(yáng)d納米粒子，該穩(wěn)定作用有利于Pd0的再氧化，反應(yīng)中的實(shí)際活性物種為Pd2+。

1.7 Au催化體系

Au是有機(jī)合成中非常重要的催化劑，但有關(guān)均相Au催化的醇氧化體系的報(bào)道很少。Guan等［88］報(bào)道了AuCl/β-二亞胺-2，6-二異丙基苯催化體系，該體系以甲苯為溶劑，O2為氧化 劑，9 0 ℃下能氧化芐基和烯丙基醇為相應(yīng)的 醛或酮（見(jiàn)式（57）），也能將非活潑的脂肪仲醇氧化為相應(yīng)的酮。但氧化脂肪伯醇時(shí)，轉(zhuǎn)化率和收率一般，并有少量α，β不飽和醛生成。

2 非金屬催化體系

Liu等［89］報(bào)道了O2為末端氧化劑的TEMPO/Br2/NaNO2催化體系。該體系以二氯甲烷為溶劑，在80 ℃、0.4～0.9 MPa空氣的條件下，能高選擇性氧化伯仲醇及含雜原子的醇為相應(yīng)的醛或酮（見(jiàn)式（58））。反應(yīng)機(jī)理見(jiàn)圖18。從圖18可看出，TEMPO被氧化為氮氧正離子，該氮氧正離子作為醇氧化的活性氧化劑，最初的TEMPO被氧化形成氮氧正離子為醇氧化的活性氧化劑，氧化醇為相應(yīng)的醛或酮后，形成TEMPOH；TEMPOH被Br2再氧化為氮氧正離子，Br2被還原為HBr；在酸性條件下，NaNO2分解為NO和NO2；HBr能被NO2再氧化為Br2，本身還原為NO；NO能迅速被O2氧化為NO2，從而完成整個(gè)催化循環(huán)。

圖18 TEMPO/NaNO2/Br2催化醇氧化的機(jī)理Fig.18 Proposed mechanism for TEMPO/NaNO2/Br2 catalyzed aerobic alcohol oxidation.

隨后Liu［90］對(duì)TEMPO/Br2/NaNO2催化體系進(jìn)行了改進(jìn)，用1，3-二溴-5，5-二甲基乙內(nèi)酰脲（DNDMH）代替Br2，以水為溶劑，活性基本未變。用亞硝酸叔丁酯（TBN）作NO來(lái)源，用HBr代替Br2得到TEMPO/HBr/TBN催化體系［91］，該體系在優(yōu)選的條件下能氧化各種醇為相應(yīng)的醛或酮，且TON高達(dá)16 000。如用HCl代替毒性大的HBr［92］，在室溫和空氣氛圍條件下，能將各種醇（包括含雙鍵、N、S的醇）氧化為相應(yīng)的醛或酮。He等［93］研究發(fā)現(xiàn)，在以1，2-二氯乙烷為溶劑，不添加其他助催化劑時(shí)，TEMPO/TBN催化體系在0.2 MPa O2和80 ℃的條件下，能氧化芐基醇和脂肪伯仲醇為相應(yīng)的醛或酮。但該體系對(duì)烯丙基醇的反應(yīng)效果較差，對(duì)于肉桂醇只能得到13.6%的肉桂醛收率。

Miao等［94］采用TEMPO功能化的咪唑鹽為可循環(huán)的催化劑，在原位酸性體系中氧化了脂肪、烯丙基、雜環(huán)和芐基醇為相應(yīng)的醛和酮（見(jiàn)式（59））。該體系使用超臨界CO2溶劑，反應(yīng)環(huán)境安全、友好且產(chǎn)物和催化劑易分離。

Wertz等［95］采用羥胺原位產(chǎn)生的氮氧化合物參與TEMPO的醇選擇性氧化反應(yīng)，以1，2-二氯乙烷為溶劑，在0.3 MPa O2和80 ℃的條件下，將芐基醇和脂肪伯醇氧化為了相應(yīng)的醛和酮（見(jiàn)式（60）），但對(duì)環(huán)己醇的氧化效果較差，優(yōu)化條件下環(huán)己酮收率只有21%。

Shibuya等［96］對(duì)氮氧自由基（如TEMPO）催化醇氧化體系做了重要改進(jìn)（見(jiàn)式（61））。通過(guò)合成了一系列氮氧自由基物種后發(fā)現(xiàn)，5-F-2-氮雜金剛烷-N-氧自由基和5-F-2-氮雜金剛烷-N-氧硝酸鹽是高活性的氧化醇催化劑，氟基團(tuán)在遠(yuǎn)離自由基基團(tuán)的位置能顯著增加活性，加快氮氧化合物和氮氧自由基間的直接電子轉(zhuǎn)移。該體系能夠氧化各種醇為相應(yīng)的醛和酮，包括含羥基的糖類(lèi)、核酸和氨基醇類(lèi)。

Lauber等［97］選擇易合成的氮氧自由基9-氮雜雙環(huán)［3.3.1］壬烷N-氧自由基（ABNO）或3-氧-9-氮雜雙環(huán)［3.3.1］壬烷N-氧自由基（k etoABNO））結(jié)合NOx催化醇氧化（見(jiàn)式（62））。3種催化體系均能對(duì)各種醇進(jìn)行氧化，由于ABNO類(lèi)自由基的空間位阻小，對(duì)環(huán)己醇的氧化效果比TEMPO高，但對(duì)底物的選擇有一些局限性，如氧化苯胺衍生醇時(shí)有偶氮化合物形成。

3 其他催化體系

2，3-二氯-5，6-二氰對(duì)苯醌（DDQ）作為一種高效的氧化劑，已被廣泛應(yīng)用于各種有機(jī)反應(yīng)中。盡管DDQ在醇氧化中有很好的選擇氧化效果，但早期報(bào)道中，多采用當(dāng)量或過(guò)量的DDQ作為氧化劑，屬于化學(xué)計(jì)量反應(yīng)［98-99］，DDQ接受H2后形成DDQH2，不再循環(huán)到原來(lái)的氧化態(tài)。由于DDQ價(jià)格較貴，因此開(kāi)發(fā)催化量的DDQ氧化體系具有很高的應(yīng)用價(jià)值。Cosner等［100］報(bào)道了以Mn（OAc）3為助氧化劑、DDQ為催化劑的醇氧化體系。該體系能選擇性氧化富電子芐基醇和烯丙基醇為相應(yīng)的醛和酮。盡管使用了大量的無(wú)機(jī)氧化劑在一定程度上降低了反應(yīng)成本，但反應(yīng)后大量的無(wú)機(jī)副產(chǎn)物也給后處理帶來(lái)困難，且這些無(wú)機(jī)副產(chǎn)物也對(duì)環(huán)境有一定的污染。O2作為末端氧化劑時(shí)，其反應(yīng)產(chǎn)物為水，符合綠色化學(xué)的要求。

2011年Shen等［101］報(bào)道了DDQ/TBN催化體系，該體系以1，2-二氯乙烷為溶劑，在0.2 MPa O2和80 ℃的條件下實(shí)現(xiàn)了對(duì)醇的氧化。

2012年本課題組［102］開(kāi)發(fā)了一個(gè)溫和、簡(jiǎn)單、實(shí)用的DDQ/NaNO2非金屬催化體系，在O2或空氣下選擇性氧化，產(chǎn)物收率最高達(dá)97%。該體系在室溫下能順利的氧化炔醇為相應(yīng)醛和酮，還能有效氧化木質(zhì)素模型化合物。該體系選擇性很高，在烯醇、炔醇和芐基醇共同存在時(shí)，優(yōu)先氧化烯醇和炔醇；在烯醇和炔醇共同存在時(shí)，優(yōu)先氧化烯醇；即使肉桂醇用量只有50 mmol，肉桂醛收率也能達(dá)到92%。該體系的應(yīng)用價(jià)值很高。

4 結(jié)語(yǔ)

將醇選擇性氧化為相應(yīng)的醛或酮的研究已取得了很大的進(jìn)展。尤其是在溫和的反應(yīng)條件下，Cu-TEMPO催化體系高選擇性氧化非活潑伯醇為相應(yīng)的醛，解決了非活潑脂肪伯醇難以在O2為氧源時(shí)氧化為醛的問(wèn)題。另外，對(duì)于非金屬TEMPONOx催化體系，開(kāi)發(fā)其他氮氧自由基（如AZADO或ABNO）結(jié)合NOx可在溫和條件下實(shí)現(xiàn)各種醇的氧化，擴(kuò)大了底物范圍，但這些體系均比較復(fù)雜，催化劑用量較大，尤其是TEMPO的價(jià)格昂貴。AZADO或ABNO這類(lèi)氮氧自由基的合成較困難，難以擴(kuò)大反應(yīng)規(guī)模和進(jìn)一步推廣應(yīng)用，故降低催化劑用量或?qū)崿F(xiàn)氮氧自由基多相化是研究的一個(gè)重要方向。對(duì)均相貴金屬催化體系的研究比較少，貴金屬主要集中在多相催化體系中。DDQ催化劑用于醇的氧化表現(xiàn)出高的化學(xué)選擇性，尤其是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的反應(yīng)條件溫和、低催化 量的DDQ催化體系，勢(shì)必在有機(jī)合成中得到廣泛應(yīng)用。另外，基于半乳糖氧化酶實(shí)現(xiàn)伯醇選擇性氧化為醛，不發(fā)生過(guò)度氧化，仿生催化也是實(shí)現(xiàn)非活潑伯醇氧化為相應(yīng)醛的有效途徑。

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