有机析题004

做题。还是从Push the Arrow网站（需要科学上网）上找的题。

题面

答案

分析

（ 开始之前先吐个槽，原网站作者对于此题给出了一个提示，但是我感觉他给的提示很容易理解错，下面会说到。 ）

该反应是一个酮羰基α位的羟基化，条件里的氧气说明羟基里的氧的可能来源。

看到这里一个可能的想法是烃的自动氧化机理，氧气作为双自由基可以插入C-H键，然后形成过氧化物，O-O键均裂后再发生后续反应生成醇。

但是碱性环境下，产物以烯醇负离子的形式存在，这个4π电子的体系若发生自由基反应会生成双自由基结构，不稳定，且后续反应的机理也没办法写。

因此排除自由基机理后，再考虑极性机理。

首先要考虑的是，氧气作为亲电试剂是否合理？这个确实平常见的较少，因为氧化还原反应机理平时也不太深究，不过环氧化机理中有过氧键作为亲电试剂被烯烃进攻，通过蝶式过渡态生成环氧化合物。因此这种想法也不是不行。

作者对于此题给了一个提示，原文如下：

Recall Rubottom’s chemistry. Try to draw a reasonable mechanism.

根据提示想到Rubottom氧化^{<span class=“hint–top hint–info hint–large hint–rounded hint–bounce” aria-label="https://www.sohu.com/a/142943070_610519}

">[1]：

但是该反应是烯醇硅烷被过氧酸氧化，水解后生成α-羟基产物，反应中经历一个环氧化合物的中间体。而对于题中条件里的氧气来说，是不能直接环氧化除乙烯以外的其他复杂烯烃的。

所以我猜测作者写这句话的意图只是想说明该反应也经过了烯醇α-C进攻O-O键的类似过程，更像是一种“意会”。

其实如果是这样想的话，那用Davis氧化^{<span class=“hint–top hint–info hint–large hint–rounded hint–bounce” aria-label="https://www.sohu.com/a/143846945_610519}

">[2]应该更符合一些：

反应中的Davis试剂，也就是N-磺酰基氧杂吖丙啶和该反应中的氧气还能更像一些。

然后要考虑的则是氧气加成之后还剩的一根O-O键如何异裂。参考Davis试剂的三元环，开环后亚胺离去，那么氧气也得需要一些帮助才行，这时想到试剂中还有一个DMSO呢。

烯醇与氧气反应后，过氧化物再与DMSO反应，最后DMSO作还原剂，以砜的形式离去，得到最终的α-羟基产物。

原作者给出的文献^{<span class=“hint–top hint–info hint–large hint–rounded hint–bounce” aria-label="Wender P A, Mucciaro T P. A new and practical approach to the synthesis of taxol and taxol analogs: the pinene path[J]. Journal of the American Chemical Society, 1992, 114(14): 5878-5879.}

">[3]中对这一步并没有什么详细的介绍，但是通过实验步骤验证了在较高温度下，反应物可以很快的在烯醇式与酮式中转换。算是侧面说明了自由基机理并不恰当。

computer modeling indicated that only in the minor atropoisomer of 10a is the C1 hydrogen suitably aligned (60℃) where isomer interconversion is rapid, complete hydrogen-deuterium exchange at C1 was expected and indeed observed when the ether derivative 10b was treated with NaOCD₃ in CD₃OD. Moreever, when this eher(10b) was treated with KO-t-Bu in the THF at 60℃ in the presence of DMSO and O₂ gas for 30 min, formation of the desired bridgehead hydroxyl product 11 was accomplished in 80% isolated yield.

我也是在看文献的过程中才发现，原来这是Paul A. Wender教授的Taxol合成路线前期研究中的一步反应，Taxol也就是抗癌的明星药物紫杉醇。这篇文章是在1992年发表的，他在1997年又发了两篇文章宣布完成了紫杉醇的全合成。

我又去看了看紫杉醇全合成路线^{<span class=“hint–top hint–info hint–large hint–rounded hint–bounce” aria-label="Wender P A, Badham N F, Conway S P, et al. The pinene path to taxanes. 5. Stereocontrolled synthesis of a versatile taxane precursor[J]. Journal of the American Chemical society, 1997, 119(11): 2755-2756.}

">[4]发现，Wender在合成紫杉醇的时候，对于这一步反应的构建使用了稍有不同的条件：

此处使用的是亚磷酸三乙酯，该方法反应条件更温和，室温下即可发生反应。机理是类似的，亚磷酸三乙酯作为还原剂。

这一步方法可以作为一个温和的羰基α位羟基化的方法，北大梁雨锋和焦宁教授也报道过类似反应^[5]：

总结

相关知识点：

• 氧气的亲电性/环氧化
• Rubottom氧化
• Davis氧化
• 亚磷酸三乙酯的还原作用

写这篇看文献很折磨，花了很长时间 :( ，下次要先看看题再决定要不要写post吧。

参考

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1. 1.https://www.sohu.com/a/142943070_610519 ↩
2. 2.https://www.sohu.com/a/143846945_610519 ↩
3. 3.Wender P A, Mucciaro T P. A new and practical approach to the synthesis of taxol and taxol analogs: the pinene path[J]. Journal of the American Chemical Society, 1992, 114(14): 5878-5879. ↩
4. 4.Wender P A, Badham N F, Conway S P, et al. The pinene path to taxanes. 5. Stereocontrolled synthesis of a versatile taxane precursor[J]. Journal of the American Chemical society, 1997, 119(11): 2755-2756. ↩
5. 5.梁雨锋, 焦宁. 温和高效的羰基化合物 α 位 3℃-H 键氧气氧化羟基化[J]. 第十八届全国金属有机化学学术研讨会论文摘要集, 2014. ↩