《SWERN氧化反應(yīng)》課件

SWERN氧化反應(yīng)SWERN氧化反應(yīng)是一種常用于有機(jī)合成中的重要氧化反應(yīng),可以將醇類化合物高效地轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的醛或酮。本課件將詳細(xì)介紹SWERN氧化反應(yīng)的機(jī)理、反應(yīng)步驟以及在合成中的應(yīng)用。SWERN氧化反應(yīng)簡(jiǎn)介SWERN氧化反應(yīng)定義SWERN氧化反應(yīng)是一種常見的有機(jī)合成反應(yīng),用于將醇氧化為相應(yīng)的醛或酮。SWERN氧化反應(yīng)機(jī)理該反應(yīng)涉及亞砜和二甲基亞砜(DMSO)作為氧化劑,發(fā)生親核加成和消除過程。SWERN氧化反應(yīng)應(yīng)用該反應(yīng)廣泛應(yīng)用于醇類的選擇性氧化,在有機(jī)合成中扮演重要角色。SWERN氧化反應(yīng)原理1活化親電試劑二甲基硫酰氯與DMSO反應(yīng)生成親電試劑2親核加成醇與親電試劑發(fā)生親核加成反應(yīng)3脫氫脫去兩個(gè)氫原子生成相應(yīng)的醛或酮SWERN氧化反應(yīng)的關(guān)鍵步驟包括先將二甲基硫酰氯與DMSO反應(yīng)生成親電試劑,然后醇與該親電試劑發(fā)生親核加成反應(yīng),最后經(jīng)過脫氫過程生成相應(yīng)的醛或酮。該反應(yīng)條件溫和,官能團(tuán)耐受性好,被廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成中。SWERN氧化反應(yīng)條件反應(yīng)溫度SWERN氧化反應(yīng)最佳溫度通常為-78°C到0°C,這有助于提高反應(yīng)選擇性,抑制副反應(yīng)的發(fā)生。反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間一般為0.5-3小時(shí),以確保原料被充分氧化轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物。反應(yīng)物摩爾比醇:DMSO:氧化劑=1:1.1:1嚴(yán)格控制反應(yīng)物的投料比能提高反應(yīng)效率。SWERN氧化反應(yīng)試劑二甲基亞砜（DMSO）該試劑作為親電試劑在SWERN氧化反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。氯代亞砜（COCl2）該試劑在該反應(yīng)中作為氧化劑，使羥基氧化為羰基。反應(yīng)溫度SWERN氧化反應(yīng)通常在低溫(-78°C)下進(jìn)行以提高選擇性。三乙胺（Et3N）該堿性試劑用于中和反應(yīng)過程中產(chǎn)生的HCl。SWERN氧化反應(yīng)機(jī)理1活化二氯亞砜與酰胺或醇反應(yīng),生成活性中間體四氯化砜-醇或四氯化砜-酰胺。2親核加成活性中間體與醇或醛發(fā)生親核加成反應(yīng),形成氧烷中間體。3還原消除氧烷中間體脫去親核試劑,同時(shí)還原成醛或酮產(chǎn)物。SWERN氧化反應(yīng)應(yīng)用1有機(jī)合成中的廣泛應(yīng)用SWERN氧化反應(yīng)可用于將醇氧化為醛和酮,是合成眾多有機(jī)化合物的重要反應(yīng)。2醫(yī)藥中間體的制備SWERN氧化反應(yīng)在醫(yī)藥合成中被廣泛應(yīng)用,可制備多種關(guān)鍵中間體。3天然產(chǎn)物合成的關(guān)鍵步驟SWERN氧化反應(yīng)可用于構(gòu)建天然產(chǎn)物分子骨架上的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)單元。4復(fù)雜分子合成的重要手段SWERN氧化反應(yīng)作為構(gòu)建復(fù)雜分子的高效方法,在有機(jī)合成中扮演重要角色。一級(jí)醇的SWERN氧化醇的初始氧化一級(jí)醇在SWERN氧化反應(yīng)中首先被氧化為相應(yīng)的醛。這一步利用亞砜作為親電試劑,與醇發(fā)生親核取代反應(yīng)。中間體形成醛中間體與二甲基亞砜(DMSO)反應(yīng),生成活潑的偕二甲基亞銨離子中間體。氧化完成最后加入堿性試劑,如三乙胺,使偕二甲基亞銨離子中間體被氧化為相應(yīng)的羧酸。二級(jí)醇的SWERN氧化1反應(yīng)條件低溫、惰性氣氛下進(jìn)行2反應(yīng)試劑DMSO、(COCl)2、Et3N3反應(yīng)步驟二級(jí)醇→亞砜中間體→酮SWERN氧化是二級(jí)醇（如異丙醇、叔丁醇等）轉(zhuǎn)化為相應(yīng)酮的有效方法。反應(yīng)在低溫、惰性氣氛下進(jìn)行，使用DMSO、(COCl)2和Et3N為關(guān)鍵試劑。反應(yīng)經(jīng)歷亞砜中間體的生成后最終得到預(yù)期的酮產(chǎn)物。這種溫和的條件以及高度的化學(xué)選擇性使SWERN氧化廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成中。三級(jí)醇的SWERN氧化活化反應(yīng)物以二甲基亞砜(DMSO)和氯化亞砜(COCl2)作為Swern試劑活化三級(jí)醇，形成三級(jí)羰基中間體。脫除酸性物質(zhì)加入三乙胺(Et3N)中和反應(yīng)過程中產(chǎn)生的鹽酸,保持反應(yīng)體系中性。氧化反應(yīng)三級(jí)醇經(jīng)過Swern氧化反應(yīng)可選擇性地轉(zhuǎn)化為三級(jí)酮,效率高,選擇性好。醛/酮的SWERN氧化1氧化底物脂肪醇、芳香族醇2反應(yīng)條件DMSO、(COCl)2、Et3N3產(chǎn)物形式醛、酮SWERN氧化反應(yīng)是一種溫和高效的醇氧化方法,可將一級(jí)醇和二級(jí)醇轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的醛和酮。該反應(yīng)使用二甲基亞砜(DMSO)、草酰氯((COCl)2)和三乙胺(Et3N)作為試劑,在溫和的條件下即可進(jìn)行,是有機(jī)合成中常用的重要氧化反應(yīng)。SWERN氧化反應(yīng)優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)溫和SWERN氧化反應(yīng)在低溫下即可進(jìn)行,避免了高溫條件下容易發(fā)生的二次反應(yīng)。選擇性好該反應(yīng)能夠選擇性地將一級(jí)醇或二級(jí)醇氧化為相應(yīng)的醛或酮,不會(huì)引起其他基團(tuán)的變化。收率高SWERN氧化反應(yīng)的收率通常較高,能夠滿足有機(jī)合成中對(duì)高收率的需求。反應(yīng)條件溫和SWERN氧化反應(yīng)通常在-78℃左右進(jìn)行,避免了高溫下容易發(fā)生的副反應(yīng)。SWERN氧化反應(yīng)的局限性反應(yīng)條件苛刻SWERN氧化反應(yīng)通常需要在低溫、惰性氣氛等嚴(yán)格條件下進(jìn)行,反應(yīng)操作較為復(fù)雜。反應(yīng)試劑敏感SWERN試劑對(duì)水和空氣非常敏感,需要嚴(yán)格的無(wú)水無(wú)氧反應(yīng)條件,增加了實(shí)驗(yàn)難度。官能團(tuán)兼容性差該反應(yīng)對(duì)一些官能團(tuán)如氨基、酯基等不兼容,限制了其在有機(jī)合成中的應(yīng)用范圍。后處理復(fù)雜反應(yīng)后需要進(jìn)行冷卻、萃取、洗滌等復(fù)雜的后處理步驟,提高了操作難度。SWERN氧化反應(yīng)發(fā)展11950年代SWERN氧化反應(yīng)首次提出21970年代反應(yīng)機(jī)理被深入研究31990年代反應(yīng)應(yīng)用范圍擴(kuò)大42010年至今反應(yīng)綠色化進(jìn)展顯著SWERN氧化反應(yīng)經(jīng)歷了從最初提出到廣泛應(yīng)用的長(zhǎng)期發(fā)展歷程。從最早的1950年代開始，這一方法逐漸被深入研究并應(yīng)用于有機(jī)合成中。近年來(lái)，針對(duì)SWERN氧化反應(yīng)的綠色化改進(jìn)更是成為了化學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)。SWERN氧化反應(yīng)新進(jìn)展新型SWERN氧化試劑近年來(lái),研究人員開發(fā)了一些新型的SWERN氧化試劑,如改良的氧化亞硫酰氯、有機(jī)硫化合物等,提高了反應(yīng)的選擇性和反應(yīng)速度。SWERN氧化反應(yīng)的綠色化為了降低SWERN氧化反應(yīng)對(duì)環(huán)境的影響,科學(xué)家們致力于開發(fā)更加環(huán)保的SWERN氧化方法,如使用水為反應(yīng)介質(zhì)、采用可再生和可降解原料等。SWERN氧化在新領(lǐng)域的應(yīng)用SWERN氧化反應(yīng)正被拓展到藥物合成、天然產(chǎn)物合成以及生物活性分子的修飾等新的領(lǐng)域,展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。SWERN氧化反應(yīng)未來(lái)趨勢(shì)綠色化發(fā)展未來(lái)SWERN氧化反應(yīng)將朝更加環(huán)保、可持續(xù)的方向發(fā)展。采用無(wú)毒無(wú)害、易回收的試劑和溶劑。反應(yīng)條件優(yōu)化進(jìn)一步優(yōu)化SWERN氧化反應(yīng)的溫度、時(shí)間、pH值等參數(shù),提高反應(yīng)效率和選擇性。新型試劑開發(fā)研發(fā)新型SWERN氧化試劑,提高反應(yīng)活性和底物適用范圍,減少副產(chǎn)物生成。機(jī)理深入研究進(jìn)一步深入探究SWERN氧化反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理,為優(yōu)化反應(yīng)條件和開發(fā)新型試劑提供理論指導(dǎo)。SWERN氧化反應(yīng)相關(guān)實(shí)例1SWERN氧化反應(yīng)常用于醇到醛/酮的轉(zhuǎn)化,其溫和的反應(yīng)條件和良好的選擇性在有機(jī)合成中得到廣泛應(yīng)用。以下是一個(gè)典型的SWERN氧化反應(yīng)實(shí)例,展示了它在手性分子合成中的重要作用。在此反應(yīng)中,以手性醇為原料,經(jīng)過SWERN氧化后得到相應(yīng)的手性醛,為后續(xù)反應(yīng)提供了重要中間體。該反應(yīng)過程溫和,保留了手性中心,為連續(xù)多步合成提供了便利。SWERN氧化反應(yīng)相關(guān)實(shí)例2在合成生物堿羥肉桂堿時(shí),利用SWERN氧化反應(yīng)將中間體丙二醇轉(zhuǎn)化為醛基化合物,進(jìn)而完成羥肉桂堿的合成。此SWERN氧化反應(yīng)條件溫和,選擇性好,并能有效提高整體反應(yīng)收率。這一實(shí)例展示了SWERN氧化在天然產(chǎn)物合成中的重要應(yīng)用。SWERN氧化反應(yīng)相關(guān)實(shí)例3SWERN氧化反應(yīng)可用于制備對(duì)應(yīng)的醛或酮。例如在腈類化合物制備中,SWERN氧化可以將醇基氧化為羰基,為后續(xù)多步合成路線奠定基礎(chǔ)。該反應(yīng)操作簡(jiǎn)單,條件溫和,收率較高,廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成領(lǐng)域。SWERN氧化反應(yīng)文獻(xiàn)綜述1發(fā)展歷程SWERN氧化反應(yīng)最早由Swern等人于1978年提出,經(jīng)過多年的研究和改進(jìn),已經(jīng)成為有機(jī)合成中重要的氧化方法之一。2反應(yīng)機(jī)理研究大量文獻(xiàn)對(duì)SWERN氧化反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了深入研究,揭示了其獨(dú)特的親電取代過程。3應(yīng)用領(lǐng)域拓展SWERN氧化反應(yīng)在醫(yī)藥合成、天然產(chǎn)物合成等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,并不斷開發(fā)出新的反應(yīng)條件和改進(jìn)方法。4綠色化進(jìn)展近年來(lái),研究人員致力于開發(fā)更加環(huán)保、更加高效的SWERN氧化反應(yīng)新工藝,推動(dòng)該反應(yīng)的綠色化發(fā)展。SWERN氧化反應(yīng)研究熱點(diǎn)反應(yīng)機(jī)理研究深入探討SWERN氧化反應(yīng)的反應(yīng)歷程和關(guān)鍵轉(zhuǎn)化步驟，為反應(yīng)優(yōu)化提供指導(dǎo)。反應(yīng)條件優(yōu)化針對(duì)不同反應(yīng)底物，優(yōu)化溫度、時(shí)間、試劑等參數(shù),提高反應(yīng)效率和選擇性。反應(yīng)綠色化研究SWERN氧化反應(yīng)的綠色化改進(jìn),如使用環(huán)境友好試劑、減少溶劑用量等。反應(yīng)應(yīng)用拓展探索SWERN氧化反應(yīng)在有機(jī)合成、醫(yī)藥化學(xué)、天然產(chǎn)物合成等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。SWERN氧化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作11.試劑準(zhǔn)備準(zhǔn)備DMSO、(COCl)2、有機(jī)底物等反應(yīng)所需試劑。確保均勻分散并控制溫度。22.反應(yīng)裝置在干燥、惰性氣氛下進(jìn)行反應(yīng)。使用冰浴或低溫恒溫裝置控制溫度。33.原料投加先加入DMSO和(COCl)2,緩慢加入有機(jī)底物。反應(yīng)過程中觀察顏色變化。44.反應(yīng)終止反應(yīng)完成后,通常加入三乙胺或其他堿性試劑終止反應(yīng),并抽濾分離。55.產(chǎn)物提取使用有機(jī)溶劑提取產(chǎn)物,并進(jìn)行柱層析純化。檢測(cè)收率和純度。SWERN氧化反應(yīng)產(chǎn)物分離1濃縮與提取反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行溶劑蒸發(fā)濃縮2層析分離采用柱層析或薄層色譜分離產(chǎn)物3結(jié)晶析出通過結(jié)晶方法分離純化產(chǎn)物SWERN氧化反應(yīng)產(chǎn)物分離一般分為三個(gè)步驟:首先進(jìn)行反應(yīng)溶劑的濃縮與提取,然后采用柱層析或薄層色譜等方法進(jìn)行分離純化,最后可以通過結(jié)晶的方法得到純化的產(chǎn)品。這些步驟能夠有效分離SWERN氧化反應(yīng)產(chǎn)物,確保產(chǎn)品純度。SWERN氧化反應(yīng)產(chǎn)率計(jì)算SWERN氧化反應(yīng)產(chǎn)率根據(jù)醇的不同結(jié)構(gòu)有所差異。一級(jí)醇的氧化效率最高，達(dá)到80%左右;二級(jí)醇次之,產(chǎn)率可達(dá)72%;三級(jí)醇則較低,只有65%左右。而對(duì)于醛和酮的氧化轉(zhuǎn)化,SWERN氧化反應(yīng)的產(chǎn)率最高,通常在90%以上。SWERN氧化反應(yīng)機(jī)理分析1活性中間體SWERN氧化反應(yīng)的關(guān)鍵是形成一種二甲基亞氨基酰氯中間體，這種活性中間體能夠有效地從醇上奪氫。2親核取代隨后醇的羥基發(fā)生親核取代反應(yīng)，將氫取走生成相應(yīng)的醛或酮，同時(shí)釋放出二甲基亞氨基。3還原劑作用DMSO作為還原劑可以還原二甲基亞氨基酰氯中間體為二甲基亞砜,完成整個(gè)反應(yīng)循環(huán)。4反應(yīng)條件控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間的控制對(duì)于SWERN氧化反應(yīng)的收率和選擇性具有重要影響。SWERN氧化反應(yīng)反應(yīng)條件優(yōu)化溫度控制SWERN氧化反應(yīng)的最佳溫度范圍為-60°C至-40°C。反應(yīng)溫度過高會(huì)導(dǎo)致Cl-/DMSO絡(luò)合物的分解,影響反應(yīng)收率。反應(yīng)時(shí)間通常反應(yīng)時(shí)間為30分鐘至1小時(shí)。過短的反應(yīng)時(shí)間會(huì)使得反應(yīng)不完全,而過長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致副產(chǎn)物生成。等化劑用量常用的三乙胺等化劑用量為0.5-1.5當(dāng)量。等化劑用量過少會(huì)影響反應(yīng)進(jìn)度,過多會(huì)增加后處理難度。緩沖條件優(yōu)化在SWERN氧化反應(yīng)中添加適量無(wú)機(jī)鹽緩沖劑,如磷酸鹽、碳酸鹽等,可以提高反應(yīng)選擇性和收率。SWERN氧化反應(yīng)綠色化進(jìn)展溶劑替代采用更環(huán)保、更安全的溶劑替代傳統(tǒng)的有毒有害溶劑,如使用水或離子液體等綠色溶劑。催化劑優(yōu)化開發(fā)高活性、高選擇性、可回收利用的綠色催化劑,降低原料和能源消耗。反應(yīng)條件優(yōu)化采用無(wú)溶劑、低溫、微波等綠色反應(yīng)條件,提高原子經(jīng)濟(jì)性和能源效率。廢棄物處理采用生物降解、催化氧化等技術(shù),對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行綠色處理。SWERN氧化反應(yīng)在有機(jī)合synthesis中的應(yīng)用醫(yī)藥合成SWERN氧化反應(yīng)常用于制備各類天然產(chǎn)物和醫(yī)藥中間體的關(guān)鍵步驟。精細(xì)化工SWERN氧化在精細(xì)化工行業(yè)也廣泛應(yīng)用,用于合成各類精細(xì)化學(xué)品。有機(jī)合成SWERN氧化在復(fù)雜有機(jī)分子合成中扮演著重要角色,可實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化。SWERN氧化反應(yīng)在醫(yī)藥合成中的應(yīng)用藥物分子合成SWERN氧化反應(yīng)在醫(yī)藥化學(xué)中廣泛應(yīng)用于藥物分子的合成,可高效地將醇氧化為醛或酮,為其他轉(zhuǎn)化反應(yīng)奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵中間體制備SWERN氧化可用于制備復(fù)雜藥物分子中的關(guān)鍵中間體,是醫(yī)藥化學(xué)合成的重要手段。天然藥物提取SWERN氧化在提取天然藥物成分時(shí)也有重要應(yīng)用,可用于制備天然產(chǎn)物中的醛酮類化合物。SWERN氧化反應(yīng)在天然產(chǎn)物合成中的應(yīng)用生物活性天然產(chǎn)物合成SWERN氧化反應(yīng)可用于生物活性天然產(chǎn)物的關(guān)鍵合成步驟,如杜仲酚、樟腦和檸檬醛等。其高效溫和的反應(yīng)條件有助于保持分子結(jié)構(gòu)完整性。復(fù)雜骨架構(gòu)建SWERN氧化能有效地構(gòu)建含有醛基或酮基的復(fù)雜天然產(chǎn)物骨架,如金絲桃素和黃原酸等,為后續(xù)轉(zhuǎn)化鋪平道路。官能團(tuán)保護(hù)SWERN氧化條件溫和,不會(huì)對(duì)其他敏感基團(tuán)造成損害,可用于天然產(chǎn)物合成中的選擇性官能團(tuán)保護(hù)。高收