Name Rxn | Ley's Oxidation 莱氏氧化
定义
莱氏氧化反应 (Ley's oxidation) 是以英国人 Steven V. Ley 教授命名的有机
人名反应，是指用催化量或者化学计量过钌酸盐氧化醇羟基成醛酮羰基的
化学转换。
反应通式
反应简介
元素周期表中只有钌(Ru)和锇(Os)两种元素能在含有强σ-和π-供氧配体的配合物中维持独特的高+8氧化态。两种金属都可以有11种不同的氧化态(d0到d10)，这些氧化态中的任何一种都可以通过选择合适的配体来稳定。在任何给定的氧化态下，钌配合物都是比相应的锇配合物更强的氧化剂(例如，OsO4不裂解双键，而RuO4可以)。钌配合物更大的稳定性使其有可能参与催化过程。尽管RuO4作为氧化剂具有非选择性，但可以设计出具有较低氧化态的钌配合物，这些配合物的活性较低，因此对含有几种不同官能团的有机底物更具选择性。
大阳离子R[RuO4]过酸盐有机盐(R=Pr4N+或Bu4N+)可溶于有机溶剂，是比RuO4更温和的氧化剂。1987年，S.V. Ley和同事介绍了四丙基过酸铵(TPAP)，作为伯和仲醇的选择性温和氧化剂，发现反应可以兼容双键。当使用N-甲基吗啡啉N-氧化物(NMO)等共氧化剂时，可以用催化量(5-10 mol%)的TPAP进行氧化反应。因此，用TPAP/NMO将伯、仲醇转化为相应的醛和酮的催化过程称为Ley氧化。
反应特点
1) TPAP是一种空气稳定、不易挥发的深绿色固体，冷藏后可无限期保存(加热超过150°C即可分解);
2) TPAP可溶于多种有机溶剂，但在实践中几乎只使用二氯甲烷或乙腈(或其混合物);
3)在精细研磨的4Å分子筛(0.5 g/mmol底物)存在下，在CH2Cl2/MeCN中底物醇(1当量)和NMO(1.5当量)的溶液中加入5 mol%的TPAP;
4)在室温下几分钟或几小时内进行氧化，产物的分离收率通常良好或优良(催化剂周转数为~250);
5)氧化强烈，特别是当共氧化剂不是NMO(如TMAO)时，在这种情况下，应将TPAP缓慢地少量加入反应混合物;
6)该工艺在小规模和大规模都能很好地运行(例如，斯维尔恩氧化很难在几毫克的规模上运行);
7)由于这种氧化的快速性质，在数克尺度上有失控反应(爆炸)的危险，因此需要适当的冷却，TPAP应缓慢和部分地加入反应混合物;
8)在反应混合物中加入磨细的4Å分子筛，提高反应速度和效率;
9)如果使用纯CH2Cl2作为溶剂，可能不会大规模地完成氧化，但向反应混合物中加入10%(按体积计算)的乙腈，会促使氧化完全转化;
10)当溶剂为纯二氯甲烷时，操作非常简单:反应混合物经硅胶垫(或短柱)过滤，硅胶用乙酸乙酯洗涤，滤液真空蒸发;
11)反应使用混合溶剂二氯甲烷和乙腈时，后处理需要先通过旋转蒸发除去溶剂，以免残余物溶解在二氯甲烷或乙酸乙酯中，通过硅胶层污染产品
机理
Ley氧化的机理是复杂的，参与催化循环的物种的确切性质是未知的。建立精确机理的困难在于Ru(VIII)、Ru(VII)、Ru(VI)、Ru(V)和Ru(IV)的配合物都能将醇氧化成羰基化合物。TPAP试剂可以作为三电子氧化剂在化学计量上氧化醇，当有共氧化剂(例如，NMO, TMAO或氢过氧化物)存在时，也可以作为催化剂。
数据表明，氧化过程是通过在醇和TPAP(钌酸酯)之间形成复合物进行的。TPAP催化异丙醇的化学计量氧化是自催化的，其催化剂可能是胶体RuO2。少量的水会降低自催化的程度。添加分子筛可以提高反应效率。
反应实例
1)
https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cctc.202000413
2)
https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ejoc.201600453
3)
https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201406256
4)
评述
TPAP 具有在空气中稳定、非挥发性和易溶于有机溶剂的特点。可以在非常温和的条件下选择性催化醇控基氧化反应，官能团兼容性好。特别是在 α·位含有手性碳的挫基的氧化中，手性碳的立体构型在生成的产物中得到完全保持，使得 Ley's 氧化反应在有机合成特别是天然产物和复杂手性分子的定向合成中得到广泛的应用。
参考
1. a)László Kürti, Barbara Czakó. StrategicApplications of Named Reactions in Organic Synthesis. b)Jie Jack Li. Name Reactions: A Collection ofDetailed Mechanisms and Synthetic Applications. c) 黄培强.有机人名反应、试剂与规则
2. https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/ugi-reaction.shtm
3. a) https://pubs.acs.org/ b) https://onlinelibrary.wiley.com/
c) https://www.sciencedirect.com/ d) https://www.rsc.org/
e) https://www.thieme-connect.com/ f) http://www.sciencemag.org/
g) https://www.nature.com/natcatal/