1.過氧酸氧化反應
烯烴用過氧酸氧化,根據(jù)實驗條件的不同,可以生成氧化合物或反式1,2-二醇。過氧酸有很多種,如過氧苯甲酸、過氧甲酸、過氧乙酸等。由于間氯過氧笨甲酸(m-CPBA)比其他過氧酸穩(wěn)定性高,在較高溫度下可以使用,不活潑的烯烴也能進行環(huán)氧化反應等,所以對烯烴雙鍵的環(huán)氧化是一種很好的試劑。
過氧酸與烯烴雙鍵反應時,可能都是先生成環(huán)氧化物,但是若不選擇適當?shù)姆磻獥l件,環(huán)氧化物就會直接轉化成鄰二醇的?;苌?。例如:
通常認為,反應是由過氧酸對雙鍵發(fā)生親電進攻引起的。與實驗相符,當雙鍵上連有供電子基團或過酸中帶有吸電子基團時,環(huán)氧化反應的速率就會增大(過氧三氟乙酸的活性比過氧乙酸強)。末端單烯烴的環(huán)氧化反應速率隨烷基取代度的增加而增大。例如,4-烯丙基環(huán)乙烯和1,2-二甲基-1,4-環(huán)已二烯的環(huán)氧化幾乎全部在二取代和四取代的雙鍵上進行[18]
當烯烴雙鍵與不飽和官能團共軛時,會降低環(huán)氧化反應速率。例如,α,β-不飽和酸或酯需要再較高溫度下,用強氧化劑過氧三氟乙酸或間氯過氧笨甲酸才能順利地發(fā)生環(huán)氧化反應。一般認為反應按下列機理進行;
大量實驗結果表明,用過氧酸進行的環(huán)氧化反應時按順式加成的方式加到烯烴雙鍵上,具有很高的立體選擇性。X射線衍射分析證明,順式油酸反應時生成順式-9,10-環(huán)氧硬脂酸,而反式油酸反應時則生成反式-9,10-環(huán)氧硬脂酸,反應式如下:
具有剛性構象的環(huán)狀烯烴,通常試劑從雙鍵位阻小的一側進攻,降冰片烯的環(huán)氧化反應就是一個例子,反應式如下:
具有柔韌性較高的分子,預測其反應的立體化學結果是比較困難的。烯丙位上具有一個極性取代基時,可能對過氧酸進攻的方向產(chǎn)生影響。例如,3-乙酰氧基環(huán)己烯進行環(huán)氧化反應時,從雙鍵位阻較小的一側進攻,主要生成反式環(huán)氧化物;而在相同條件下,α-羥基環(huán)己烯則以92%的產(chǎn)率生成順式環(huán)氧化合物,具有更高的立體選擇性。羥基化合物的反應速率較快,這可能是因為氫鍵使反應物締合的方式有利于順式環(huán)氧化反應進行。例如:
在某些情況下,m-CPBA對非環(huán)狀烯丙醇的環(huán)氧化反應有高度的立體選擇性。例如: