Jones 氧化反应

Jones 氧化反应

重要性 机理 合成应用

重要性

[开创性文献^1,2；综述^3-7]

1946年，E.R.H. Jones 和其同事成功将炔基甲醇通过铬酸（CrO₃ 和稀硫酸混合物）氧化为相应的炔基酮，而未氧化敏感的三键¹。该反应在丙酮中进行，通过将水相铬酸缓慢加入底物实现，在室温下高产率获得目标产物。利用铬酸氧化伯醇和仲醇被称为 Jones 氧化。

该反应具有以下特点：

• 铬酸 (H₂CrO₄) 可通过将铬酸酐 (CrO₃) 或重铬酸盐溶解于醋酸或稀硫酸中制备；
• 氧化通常在丙酮中进行，丙酮不仅溶解有机底物，还可与过量氧化剂反应保护产物免受过氧化；
• 通常通过滴定将氧化剂的水溶液加入醇类底物中；
• 应避免使用过量试剂，因为底物的其他官能团可能被氧化；
• 适用于大规模氧化；
• 伯醇氧化生成羧酸，中间生成的醛有时可通过蒸馏分离；
• 仲醇氧化生成相应的酮；
• 烯丙基和苄基醇高效氧化为相应的醛，几乎无过氧化；
• 二醇和羟基酮在反应条件下经常发生C-C键断裂，但添加Mn²⁺或Ce³⁺可抑制该副反应；
• 孤立的双键和三键保持不变，但α,β-不饱和醛可能发生双键异构化；
• 刚性环系中，轴向醇反应速率高于赤道向醇；
• 酸敏感保护基容易被去除；
• 游离胺通常与 Jones 氧化不兼容，需要保护为对应的高氯酸盐。

机理

[参考文献^21,9,22-24]

在水溶液中，铬酸的形式受浓度和 pH 影响：稀溶液中为单体形式 HCrO₄⁻，浓溶液中为二聚体 HCr₂O₇⁻。底物醇首先形成铬酸酯，然后经历限速基脱质子化生成 Cr(IV) 物种。该机理由 α-氘代醇氧化中的较大同位素效应支持。

合成应用

1. Phomoidride B 的全合成： T. Fukuyama 等人在天然产物 Phomoidride B 合成中，使用 Jones 氧化将碳骨架上的仲醇氧化为酮。氧化后脱去叔丁基酯，最终以96% 收率获得目标产物²⁵。

2. Bilobalide 的全合成： M.T. Crimmins 使用 Jones 氧化两次成功将五元内酯氧化为相应的内酯，随后通过多步反应完成了 Bilobalide 的全合成²⁶。

3. Dendrobine 的全合成： C.-K. Sha 通过 Jones 氧化将含叠氮基的仲醇中间体氧化为酮，并在后续步骤中完成天然产物 Dendrobine 的全合成²⁷。

4. Solanapyrone E 的全合成： H. Hagiwara 使用 Jones 氧化在合成过程中氧化 α-羟基-β-酮酯为 α-二酮酯，高效生成关键中间体²⁸。