Oxidation of Organic Compounds by Dioxiranes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Adams, Wade W.

出品人:

页数:670

译者:

出版时间:2009-4

价格:802.00元

装帧:

isbn号码:9780470454077

丛书系列:

图书标签:

• 有机氧化
• 二氧六环
• 过氧酸
• Baeyer-Villiger氧化
• 环氧化
• 选择性氧化
• 有机合成
• 反应机理
• 催化氧化
• 氧化剂

《合成化学中的氧化纪元：超越双氧化物的视界》 简介： 本书并非简单罗列反应或详述特定官能团的转化，而是致力于深入剖析现代合成化学中氧化反应所扮演的革命性角色，并重点探讨那些能够以卓越效率和前所未有的选择性实现氧化的新兴试剂与策略。我们将一同踏上一段探索之旅，超越传统氧化剂的局限，发掘那些能够以温和条件、精准控制，乃至在复杂分子骨架中实现“点亮”特定位点的强大工具。本书旨在为有机合成化学家提供一个更广阔的视野，让他们能够认识到氧化反应在构建分子多样性、实现药物发现、以及开发新型材料等前沿领域中的核心价值，并武装他们以最新的知识和创新的思维，以应对未来合成挑战。 第一章：氧化反应的基石与演进——从经典到革新 在现代有机合成的宏伟殿堂中，氧化反应无疑是构建复杂分子骨架、引入功能性基团、乃至精妙调控分子性质的基石之一。本章将带领读者回顾氧化反应发展的简史，从早期对简单烯烃、醇类氧化等基础转化的探索，到高锰酸钾、铬酸盐等经典氧化剂的广泛应用。我们会深入探讨这些经典方法的优势与局限，例如其固有的毒性、反应条件的严苛、副产物的生成以及选择性控制的挑战。 然而，化学的魅力在于不断超越。本章的重点将转移到近几十年来催生的一系列革命性氧化策略。我们将关注那些旨在提高反应效率、降低环境影响、并实现前所未有的立体和区域选择性的新型氧化体系。这不仅仅是对现有方法的改良，更是一种思维的飞跃，一种对氧化机理更深层次理解的体现。从温和的催化氧化，到利用生物酶模拟的高效转化，再到对活性氧物种的精准调控，我们将勾勒出一幅氧化反应不断演进、革新换代的壮丽画卷。读者将了解到，每一次重大突破都源于对基础原理的深刻洞察，以及对实际应用需求的敏锐捕捉。 第二章：选择性之巅——区域与立体化学的精妙操控 在合成化学的领域，分子的“姿态”——即其区域化学和立体化学，往往决定了其最终的功能与生物活性。本章将聚焦于氧化反应在实现高度区域选择性和立体选择性转化中的卓越能力，这正是现代合成化学家最为关注的焦点之一。我们将深入探讨各种策略，如何引导氧化过程精确地作用于目标位点，避免非目标区域的反应，从而大大简化产物的分离与纯化过程。 具体而言，本章将剖析以下几个关键方面： 区域选择性控制： 深入研究影响区域选择性的因素，例如底物的电子效应、空间位阻、催化剂的配位模式以及溶剂效应。我们将通过大量具体的实例，展示如何通过巧妙设计反应条件，实现对特定C-H键、C-C键或其他官能团的定向氧化。例如，在复杂天然产物的合成中，如何精准氧化一个亚甲基，而避免其相邻的同系亚甲基；或是在芳香环上，如何实现邻位、间位或对位选择性的氧化。 立体选择性控制： 探讨氧化反应如何构建新的手性中心，或在已存在的手性中心附近实现立体化学的精确控制。我们将详细解析不对称催化在氧化反应中的应用，例如手性金属催化剂、手性有机催化剂以及生物催化剂在立体选择性氧化中的作用。通过对反应机理的深入分析，我们将揭示催化剂如何“引导”反应朝着特定的立体化学方向进行，例如通过形成临时的手性中间体，或者通过与底物形成高度匹配的过渡态。我们将展示如何实现对映选择性氧化，获得单一对映异构体，这对于药物分子的合成至关重要。 多位点选择性氧化： 进一步拓展至更具挑战性的多位点选择性氧化，即在同一分子中，能够识别并选择性氧化多个不同类型的官能团，或者在同一类型的官能团中，选择性氧化其中一个。这需要对反应活性进行精细的权衡与调控，例如利用不同氧化剂的反应活性差异，或者通过多步反应串联实现。 本章的价值在于，它将为读者提供一套系统性的工具与方法，使其能够自信地在复杂的分子骨架中实现氧化反应的精准操控，从而为高效、选择性的合成路线设计奠定坚实的基础。 第三章：催化氧化——绿色高效的未来之路 在追求高效合成的同时，环保与可持续发展已成为有机化学研究的必然趋势。催化氧化反应，以其能够显著降低催化剂用量、减少副产物生成、并通常在更温和的条件下进行的优势，正日益成为合成化学领域的研究热点与发展方向。本章将深入探讨催化氧化在现代合成化学中的重要地位，并展望其未来的发展潜力。 我们将首先回顾催化氧化的一些经典体系，例如过渡金属催化的醇、烯烃、醛的氧化。但重点将放在那些近年来取得突破性进展的新型催化氧化体系。这包括： 金属催化氧化： 重点关注那些能够使用廉价、易得的金属（如铜、铁、钴、锰）作为催化剂，并能以空气或过氧化氢等“绿色”氧化剂进行转化的体系。我们将探讨不同金属催化剂的配位化学、氧化还原循环机制，以及如何设计高效的配体以提高催化活性和选择性。例如，某些基于铜催化剂的C-H键氧化体系，能够以极高的效率和选择性实现特定位点的官能团化。 有机催化氧化： 深入研究在金属催化剂之外，纯有机小分子作为催化剂在氧化反应中的应用。这些有机催化剂通常具有结构易于修饰、毒性低、易于去除等优点。我们将重点介绍基于氮杂茂、螺环化合物、以及其他功能化有机小分子的催化体系，它们能够有效地活化氧化剂，并选择性地催化底物的氧化转化。例如，某些活性的N-杂环卡宾（NHC）或亚胺衍生物，能够作为高效的有机催化剂，在温和条件下实现多种氧化反应。 多相催化氧化： 探讨将催化剂固定在固体载体上的多相催化氧化策略。这类催化剂易于分离和回收，便于连续化生产，符合绿色化学的原则。我们将讨论负载型金属催化剂、金属有机框架（MOFs）或共价有机框架（COFs）作为多相催化剂在氧化反应中的应用，以及如何优化催化剂的负载方式和载体性质以提高催化性能。 生物催化氧化： 鉴于自然界中酶催化氧化反应的卓越效率与选择性，本章也将引入生物催化在有机氧化反应中的应用。我们将讨论如何利用天然酶（如单加氧酶、双加氧酶）或通过酶工程技术改造的酶，实现对复杂底物的高选择性氧化。这为合成天然产物、药物中间体提供了新的途径。 通过对这些催化氧化体系的深入剖析，本章旨在为读者揭示绿色、高效氧化反应的巨大潜力，并鼓励他们积极探索和开发更具可持续性的氧化策略。 第四章：活性氧物种的精准调控——策略与应用 活性氧物种（ROS）是一类高度不稳定的分子，它们以其极高的反应活性而闻名，能够在许多生化过程中扮演重要角色，但同时也可能导致细胞损伤。在合成化学领域，对活性氧物种的精准生成与控制，是实现高效、选择性氧化的关键。本章将聚焦于如何通过精妙的策略，利用活性氧物种来驱动氧化反应，并探讨其在各种合成应用中的潜力。 我们将首先介绍几种主要的活性氧物种，包括单线态氧（¹O₂）、超氧阴离子（O₂⁻•）、过氧自由基（ROO•）、过氧亚硝酸根（ONOO⁻）等，并阐述它们的生成方法和基本反应活性。 接着，本章将重点探讨以下几个方面： 原位生成与利用： 详细介绍如何通过特定的化学反应，在反应体系中“原位”生成目标活性氧物种，并立即将其用于氧化底物，避免其分解或与其他物质发生副反应。例如，通过光敏化或电化学方法生成单线态氧；或利用碱和空气产生超氧阴离子。 催化剂介导的ROS生成： 探讨各种催化剂（金属催化剂、有机催化剂）如何有效地催化氧气或其他氧化剂转化为具有特定反应性的活性氧物种。例如，某些过渡金属配合物能够活化氧气，生成高价态金属氧物种，进而引发氧化反应。 ROS对不同底物的氧化行为： 深入分析不同的活性氧物种与各类有机底物（烯烃、炔烃、芳香环、含硫化合物、含磷化合物等）的反应机理，以及它们所展现出的独特选择性。例如，单线态氧在与富电子烯烃反应时，通常会发生Diels-Alder反应或ene反应；而超氧阴离子则更倾向于与亲电中心反应。 ROS在复杂分子合成中的应用： 通过具体的合成案例，展示如何巧妙利用活性氧物种来完成具有挑战性的氧化转化，例如在复杂天然产物、药物分子或功能材料的合成中，实现特定的官能团引入或修饰。例如，利用ROS实现具有挑战性的C-H键氧化，或者在温和条件下实现不对称氧化。 ROS安全与控制： 强调在处理和利用活性氧物种时，必须采取必要的安全措施，并对反应条件进行严格控制，以避免潜在的危险。 本章旨在为读者提供一个关于活性氧物种如何成为强大合成工具的深刻见解，并指导他们如何安全有效地利用这些高度活性的物种来解决复杂的合成难题。 第五章：新视野与未来展望——氧化反应的无尽可能 有机化学的发展永无止境，氧化反应作为其核心组成部分，也正朝着更加智能化、集成化、以及跨学科化的方向不断发展。本章将超越具体的反应类型，放眼氧化反应的未来发展趋势，并激发读者对未知领域的探索热情。 我们将探讨以下几个前沿方向： 流动化学与微反应器技术在氧化反应中的应用： 探讨如何利用流动化学平台，实现对氧化反应条件的精确控制，提高反应效率和安全性，尤其是在处理危险的氧化剂或活性中间体时。微反应器能够提供卓越的传质传热效率，为实现高效、可控的氧化反应提供了新的可能性。 电化学氧化与光化学氧化： 深入研究电化学和光化学方法在氧化反应中的潜力。电化学氧化能够利用电子作为“清洁”的氧化剂，避免使用化学计量氧化剂，并实现对氧化电位的精确调控。光化学氧化则能够利用光能驱动氧化过程，为实现温和、选择性的转化提供了新途径。这些技术与催化相结合，有望开辟全新的合成路径。 计算化学在氧化反应设计中的作用： 强调计算化学工具（如密度泛函理论DFT）在理解氧化反应机理、预测反应活性与选择性、以及设计新型催化剂方面的关键作用。通过计算模拟，我们可以更深入地理解反应过程，从而更有效地指导实验设计。 氧化反应与多组分反应的集成： 探讨如何将氧化反应巧妙地集成到多组分反应（MCRs）中，实现一步构建复杂分子骨架，极大地提高合成效率。氧化反应的引入能够为MCRs提供新的反应“开关”或官能团转化途径。 生物启发性氧化： 借鉴自然界中酶催化氧化的高效与选择性，设计和开发人工合成的仿生催化剂，以模仿酶的功能。这包括模拟酶的活性位点结构，或者设计能够模拟酶催化循环的分子体系。 氧化反应在材料科学与生命科学中的应用拓展： 展望氧化反应在新型功能材料（如有机电子材料、催化材料）的开发，以及在生物医学领域（如药物递送、生物传感）的应用前景。 本章的目的是激发读者对氧化反应的无限可能性产生憧憬。我们将强调，随着技术的不断进步和跨学科的融合，氧化反应将在未来的科学研究与技术创新中扮演越来越重要的角色，为我们创造更美好的世界提供强大的化学工具。本书的结尾，将以一种开放性的姿态，鼓励读者继续深入探索，成为这场“氧化纪元”的积极参与者与开创者。

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