[科普中国]-拜耳-维利格氧化重排反应

拜耳-维利格氧化重排反应（Baeyer-Villiger oxidation rearrangement）是过氧酸将酮氧化成酯的氧化反应，反应中发生亲核重排，反应中常用的过氧酸为过氧乙酸、过氧三氟乙酸、过氧化苯甲酸、3-氯代过氧化苯甲酸、过氧硫酸等。

定义在过氧试剂的存在下，醛和酮被氧化生成酯或内酯的反应被称为Baeyer-Villiger氧化反应。由于在反应过程中伴随着一个基团从碳原子向氧原子的迁移，所以又被称为Baeyer—Villiger重排反应，即拜耳-维利格氧化重排反应，简称B—V反应。

B—V反应自1899年被发现以来，已经成为有机合成中将醛和酮转变成为酯或内酯化合物的经典方法。该反应具有以下特点：

（1）适用于多种羰基化合物；

（2）对多种官能团具有良好的兼容性；

（3）根据迁移基团的性质不同可预测反应的区域选择性；

（4）具有高度的立体选择性，迁移基团所连碳原子的绝对构型在反应前后保持不变。1

反应机理反应步骤B—V反应的机理包括两个步骤：首先是过氧酸对底物分子中羰基的亲核进攻，形成四取代中间体间体。然后，Rm基团发生迁移，中间体重排生成相应的酯和酸。其中，后一步骤是整个反应的速率决定步骤。对于大多数底物而言，两个步骤的活化能基本相同。因此，通常情况下，在反应中使用催化剂可以同时促进上述两个步骤的进行。

基团迁移顺序如果没有特殊的立体电子效应存在，与羰基相连基团的迁移顺序主要由基团自身的迁移能力所决定。

根据B—V反应的机理可知，能够稳定正电荷的基团优先发生迁移。因此，富电子基团以及大位阻基团优先迁移。通常情况下烃基的迁移顺序为：叔烷基>环己基>仲烷基≈苄基>苯基>伯烷基>环戊基≈环丙基>甲基。对于α-位连有含氧基团的碳原子，其迁移顺序为苄氧基>甲氧基>缩醛氧基>>酰氧基≈甲基。由于甲基是最难迁移的基团，几乎所有甲基酮化合物的B—V反应都是生成乙酸酯产物。

反应条件综述1、常用的有机过氧酸

很多种类的有机过氧酸都可以用于B—V反应。对于一个具体的反应，可以根据底物的结构性质以及过氧酸的氧化能力进行选择。

常见有机过氧酸的氧化能力顺序为：三氟过氧乙酸（TFPAA）>单过氧马来酸（PMA）>单过氧邻苯二甲酸（MPAA）>3，5-二硝基过氧苯甲酸>对硝基过氧苯甲酸（p-MPBA）>间氯过氧苯甲酸（m-CPBA）≈过氧甲酸>过氧苯甲酸（PBA）>过氧乙酸（PAA）。其中最常用的是90%的TFPAA和85%的m-CPBA。使用弱过氧酸（例如：PAA）为氧化剂，通常可以使B—V反应具有更高的区域选择性。

有机过氧酸的氧化性较强，以其为氧化剂的B—V反应大多不需要额外使用催化剂。为了减少产物发生酯交换或者水解等副反应，这类反应通常在CH3CO2Na、Na2HPO4或者Na2CO3等缓冲体系中进行。使用有机过氧酸进行的反应需要保证充分的搅拌，可以在惰性气体保护下进行。如果反应的时间较长，应保持体系避光以避免有机过氧酸的分解。在反应结束后，必须首先分解体系中过量的过氧酸，然后再进行后处理操作。

2、B—V反应区域选择性

以稠环酮为例：对于含环丁酮结构的稠环酮，在B—V反应中通常是桥头碳原子优先迁移。

但是，如果在非桥头α-碳原子上带有邻苯二甲酰亚胺基或甲氧基时，该碳原子将优先于桥头碳迁移。如图中3所示：在m-CPBA的存在下，化合物37被氧化主要生成产物38。特别是但R为NMETs时，38是B—V反应的唯一产物。

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学