2.3 铬化物氧化剂
2.3.1 概述
铬化物也是常用的氧化剂之一。常用的有重铬酸盐和三氧化铬。由于铬化物的种类不同,氧化能力有显著不同。一般铬酸氧化都在酸性水溶液中进行,将铬酸溶于水中,加入H2SO4 或醋酸,氧化时,铬原子从正六价变为正三价。
K2Cr2O7+4H2SO4 K2SO4+Cr2(SO4)3+4H2O
2H2CrO4+3H2SO4 Cr2(SO4)3+5H2O
CrO3通常是它的聚合体,在水中解聚,得到铬酸。在合成中常用其稀硫酸溶液,有时加入HOAc,以利于溶解被氧化物。
铬酸及其衍生物的氧化机理十分复杂,目前还没有完全阐明。K2Cr2O7-H2SO4或CrO3-H2SO4的铬酸溶液为橘红色,氧化后的Cr3+为绿色,根据颜色的变化可以确定反应进行的程度。
2.3.2 应用
(1)芳烃的氧化
苯环对铬酸较稳定,含有苄氢的烷基苯不论烷基长短都可氧化成羧酸,反应可能是从攻击侧链的α-C开始的。
芳杂环上烷基也被氧化:
稠环芳烃在用铬酸氧化时,一般是芳环氧化成醌。
在醋酐中,用CrO3可以把芳香环或芳香杂环上的甲基氧化成醛基:
用铬酰氯氧化甲基芳烃的反应叫作Etard氧化反应。该反应是以CS2或CCl4为溶剂,甲基芳烃在20~45℃与铬酰氯作用,生成有色的复合物沉淀,其组成为Ar—CH3/2CrO2Cl2,用水处理即转变为相应的芳基甲醛。例如:
如果芳环上有多个甲基,则只有其中一个甲基被氧化成甲酰基。例如:
(2)烯烃的氧化
用铬酸对烯烃进行氧化,应用上不如高锰酸钾普遍,这是因为氧化的初步产物在酸性溶液中发生重排,使产物比较复杂,分离困难,产率不高。
(3)醇类的氧化
铬酸氧化重要应用之一是将伯、仲醇氧化为醛、酮。饱和醇常用Na2Cr2O7和H2SO4;不饱和醇用CrO3和HOAc。氧化低分子量伯醇时可不断蒸出所生成的醛,以避免继续被氧化;高分子量醇难溶于水,可用丙酮作为溶剂。
n-C3H7CH2OH n-C3H7CHO
铬(Ⅵ)氧化剂氧化醇时种类繁多:
微酸性试剂 ⑤PCC试剂(CrO3-Py-HCl/CH2Cl2,铬酸吡啶)
中性试剂 ⑥PDC试剂(H2Cr2O7-Py,重铬酸吡啶)
Sarett试剂、Collins试剂、PCC和PDC试剂是温和的氧化剂,可使伯醇氧化为醛类,而不再进一步被氧化成羧酸。当化合物在酸性条件下稳定时,可用Jone’s试剂,如:
使用碱性Collins试剂,可避免双键转移成共轭双烯,也可避免进一步氧化成羧酸,如: