芳香化合物的反应

苄位氧化(benzylic oxidation)

/ ben-ZIL-ik /

苯环本身是一座堡垒——能把寻常分子撕碎的氧化剂,对芳香环却束手无策。但直接连在环上的烷基链上的那个碳,叫做苄位碳,却是一个弱点。苄位氧化就是用强氧化剂进攻这条侧链的反应,而且引人注目的是,它把整条链一路砍到只剩一个碳:一个连在环上的羧酸(-COOH)。

最显眼的特征是它有多么“一刀切”。用热的强氧化剂(如高锰酸钾 KMnO4 或铬酸)处理甲苯(苯上一个甲基)、正丙苯或任何烷基苯,无论侧链多长,它都被一路氧化到苯甲酸(C6H5-COOH)。环完好无损;只有侧链被消耗,最后留下一个连在环上的羧基碳。唯一的限制是:苄位碳必须至少带一个氢——一个季苄位碳(比如叔丁基苯的中心碳,没有苄位 H)无法这样被氧化,会被原样保留。

为什么苄位如此脆弱、而环却如此坚韧?因为在苄位碳上生成的任何自由基或正离子,都会被与芳香环的共振所稳定——环把这个活性物种摊开,降低了在那里进攻所需的能量。正是这同一种苄位稳定,也是苄位卤化的基础。实践中,苄位氧化是制取苯甲酸类、以及检验是否存在可氧化侧链的利落办法,工业上也有应用,例如把烷基芳烃转化为芳香酸。

甲苯(C6H5-CH3)和正丙苯(C6H5-CH2CH2CH3)用 KMnO4 加热时给出同一种产物——苯甲酸(C6H5-COOH),整条侧链都被砍到只剩一个羧基碳。但叔丁基苯没有苄位氢,因而不受影响。

任何可氧化的侧链都变成 -COOH;没有苄位氢的链则得以幸免。

这个反应需要苄位碳上至少有一个氢;没有它(如叔丁基苯),侧链就无法被氧化。还要注意:无论链有多长,产物始终是只有一个碳的苯甲酸——链的其余部分都丢失了。

又称
side-chain oxidation侧链氧化側鏈氧化