Baeyer-Villiger oxidation

Baeyer-Villiger oxidation

Baeyer-Villiger氧化反应

重要性 机理 合成应用

重要性

[开创性文献¹；综述^2-25；改进与优化^26-36；理论研究^37-48]

Baeyer-Villiger氧化反应将酮转化为酯，将环酮转化为内酯或羟基酸。该反应由A. Baeyer和V. Villiger在1899年首次发现，并以他们的名字命名。

该氧化方法具有以下特点：

• 耐受分子中多种官能团，例如，α,β-不饱和酮的氧化通常发生在羰基而非C=C双键上。
• 区域化学性取决于不同烷基的迁移能力，非对称酮的迁移顺序为三级烷基 > 二级烷基 > 芳基 > 一级烷基 > 甲基。
• 迁移步骤保留迁移中心的立体化学。
• 可使用多种过氧酸作为氧化剂。
• 利用酶或手性过渡金属催化剂，可对外消旋或前手性酮进行不对称氧化。

近来，研究重点集中在开发催化的Baeyer-Villiger氧化方法，同时保持反应的高区域和立体选择性。

一些最有前景的催化剂包括通过H₂O₂原位生成的取代亚硒酸（Syper方法）。^28,34

机理^49-61

1953年，Doering和Dorfman通过标记实验阐明了反应机理，实验结果验证了1948年Criegee提出的假设。

机理的第一步是羰基的质子化以增加其亲电性，随后过氧酸加成形成所谓的Criegee中间体。

当羧酸（R₁COOH）从中间体中离去时，形成一个电子缺失的氧取代基，该基团立即发生烷基迁移。

迁移步骤和羧酸的丢失以协同方式进行。

假设迁移基团必须位于过氧化物解离氧-氧键的反式共面位置，以实现最佳的σ键与σ*轨道的重叠（初级立体电子效应）。

合成应用

J. Oh的研究表明，二氯亚甲基酮与葡糖醛的环加成反应，随后进行Baeyer-Villiger氧化，生成了双环γ-内酯（α-D-C-葡糖苷），进一步转化为C1-甲基葡糖醇衍生物⁶²。

T.K.M. Shing实验室通过21步合成了Taxol®的功能化CD环，其中关键步骤包括Baeyer-Villiger氧化、Oppenhauer氧化、Meerwein-Ponndorf-Verley还原、立体特异性格氏试剂加成以及分子内SN2反应⁶³。

A.P. Marchand等人开发了一种通用方法，通过Baeyer-Villiger氧化合成新型笼状杂环，通过将笼状酮中的羰基替换为环氧原子或CH₂O基团实现了笼状醚的合成⁶⁴。

F.W.J. Demnitz等人在顺式-3β-羟基-4,4,10β-三甲基-9-癸酮的Baeyer-Villiger氧化中观察到一种意外的重排现象。最初形成的环扩展内酯在三氟乙酸催化下发生内酯C-O键裂解，生成的叔碳正离子被游离羟基捕获，形成7-氧杂双环[2.2.1]庚烷衍生物⁶⁵。