芳香化合物的反應

苄位氧化(benzylic oxidation)

/ ben-ZIL-ik /

苯環本身是一座堡壘——能把尋常分子撕碎的氧化劑,對芳香環卻束手無策。但直接連在環上的烷基鏈上的那個碳,叫做苄位碳,卻是一個弱點。苄位氧化就是用強氧化劑進攻這條側鏈的反應,而且引人注目的是,它把整條鏈一路砍到只剩一個碳:一個連在環上的羧酸(-COOH)。

最顯眼的特徵是它有多麼「一刀切」。用熱的強氧化劑(如高錳酸鉀 KMnO4 或鉻酸)處理甲苯(苯上一個甲基)、正丙苯或任何烷基苯,無論側鏈多長,它都被一路氧化到苯甲酸(C6H5-COOH)。環完好無損;只有側鏈被消耗,最後留下一個連在環上的羧基碳。唯一的限制是:苄位碳必須至少帶一個氫——一個四級苄位碳(比如三級丁基苯的中心碳,沒有苄位 H)無法這樣被氧化,會被原樣保留。

為什麼苄位如此脆弱、而環卻如此堅韌?因為在苄位碳上生成的任何自由基或正離子,都會被與芳香環的共振所穩定——環把這個活性物種攤開,降低了在那裡進攻所需的能量。正是這同一種苄位穩定,也是苄位鹵化的基礎。實踐中,苄位氧化是製取苯甲酸類、以及檢驗是否存在可氧化側鏈的俐落辦法,工業上也有應用,例如把烷基芳烴轉化為芳香酸。

甲苯(C6H5-CH3)和正丙苯(C6H5-CH2CH2CH3)用 KMnO4 加熱時給出同一種產物——苯甲酸(C6H5-COOH),整條側鏈都被砍到只剩一個羧基碳。但三級丁基苯沒有苄位氫,因而不受影響。

任何可氧化的側鏈都變成 -COOH;沒有苄位氫的鏈則得以倖免。

這個反應需要苄位碳上至少有一個氫;沒有它(如三級丁基苯),側鏈就無法被氧化。還要注意:無論鏈有多長,產物始終是只有一個碳的苯甲酸——鏈的其餘部分都丟失了。

又稱
side-chain oxidation侧链氧化側鏈氧化