【JOC】無需臭氧，氧氣直接氧化烯烴制備羧酸，收率最高99%！

羧酸是藥物、塑料和染料制造中的重要原料，可通過烯烴的選擇性氧化裂解獲得。目前，多種氧化劑（如H2O2、、、TBHP、RuO4、OsO4和）已被用于烯烴裂解，但分子氧（O2）因其價格低廉、來源豐富和環境友好性而成為最具吸引力的綠色氧化劑。然而，由于O2的三線態基態導致動力學屏障高，大多數現有系統僅能選擇性生成醇、醛或酮，且常需外部催化劑、添加劑或光照，增加了成本和環境負擔。因此，開發高效、低成本、無外部助劑的烯烴氧化裂解方法迫在眉睫。本文首次報道了一種使用1,2-二丁氧基乙烷/O2系統的綠色一鍋法，可在無外部引發劑、催化劑和添加劑條件下將烯烴轉化為羧酸。

2021年， Jinhua Ou等人 首次報道了 在無外部引發劑、催化劑和添加劑條件下 使用1,2-二丁氧基乙烷/O2將烯烴氧化裂解為羧酸的綠色方法。這種新型氧化系統還具有優異的官能團耐受性，適用于大規模合成。目標產物可以通過一鍋法轉化為酯，腈，酮等重要中間體。 【

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反應條件優化

溶劑篩選：1,2-二丁氧基乙烷是最佳溶劑（4當量），而低沸點溶劑（如1,2-二甲氧基乙烷）因沸點低（85°C）導致收率僅21%（表1，條目3）。溶劑用量增加或減少（2或8當量）會降低收率（表1，條目10-11）。溫度實驗顯示110°C為最優（表1，條目12-14）。黑暗條件下反應效率不變（表1，條目15），而用N2代替O2或無溶劑時無產物生成（表1，條目16-17），表明氧氣濃度對反應至關重要。

最優條件：以苯乙烯（1a）為模型底物，O2為唯一氧化劑，在1,2-二丁氧基乙烷中于110°C反應12小時，實現了99%的轉化率和95%的苯甲酸（2a）收率（表1，條目1）。

底物范圍

在最優條件下，多種芳香烯烴均能高效轉化為相應羧酸。

含供電子基（如甲基、甲氧基）或吸電子基（如鹵素、三氟甲基）的芳基烯烴均以良好至優異收率（86%-97%）得到產物（2a-2v）。例如，苯甲酸（2a）收率96%，4-甲基苯甲酸（2b）收率97%。

間位或鄰位取代基（如2r-2u）及空間位阻底物對反應效率影響小。

多取代底物（如1,2-二氯-4-乙烯基苯）和雙反應性底物（如1,4-二乙烯基苯）分別以90%（2v）和92%（2w）收率生成目標產物。

雜芳香烯烴（如噻吩-2-羧酸2x，收率91%）和稠環芳香烯烴（如1-萘甲酸2ad，收率93%）也表現良好。

α-取代芳香烯烴生成酮類產物（如2af，收率92%）。

內烯烴（1ag-1aq）兼容性好，收率達88%-97%。

大規模合成與一鍋法轉化

在20 mmol規模下，反應收率與小型實驗相近（方案2a），例如苯甲酸（2a）收率91%。

此外，氧化后粗產物可直接進行一鍋法轉化 ， 這些轉化無需純化中間體，體現了方法的操作簡便性和環境友好性。 ：

酯化反應（1a→5a），總收率85%。

Friedel-Crafts酰化（1a→5b），總收率82%。

氰化反應（1a→5c），總收率83%。

環化反應（1a→5d），總收率72%。

溶劑回收性

1,2-二丁氧基乙烷可通過真空蒸餾回收并重復使用5次，平均收率保持在95.2%（圖1），證明其作為可回收溶劑的可行性。

機理研究

通過時間過程監測和控制實驗探討機理：

1、苯乙烯（1a）先氧化為醛（3a），再進一步氧化為羧酸（2a），醛為關鍵中間體。

2、自由基捕獲劑（如TEMPO）抑制反應，表明涉及自由基機制。

3、單線態氧捕獲實驗（如使用1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷）和9,10-二甲基蒽（4a）的環加成產物（4b）證實單線態氧參與。

4、光照條件下轉化率降低，且H2O2或TBHP在氮氣下效率下降，突顯1,2-二丁氧基乙烷/O2系統的重要性。

基于以上，提出機理：1,2-二丁氧基乙烷在熱作用下生成過氧自由基A，O2轉化為單線態氧，引發自由基鏈反應，最終經由二氧雜環丁烷中間體D生成醛和羧酸。

實驗部分

羧酸合成的一般步驟：將烯烴（0.6 mmol）與1,2-二丁氧基乙烷（0.50 mL, 2.4 mmol）在O2氣球下于110°C攪拌12小時，通過柱色譜純化得到產物。大規模實驗（20 mmol）和一鍋法轉化步驟均列明，所有產物結構經NMR和GC-MS表征。

本研究展示了一種在綠色條件下使用1,2-二丁氧基乙烷/O2系統氧化烯烴合成羧酸的環保、高效策略，其中O2作為綠色氧化劑，1,2-二丁氧基乙烷充當催化劑和反應介質的雙重角色。本方法的明顯優勢包括：(1) 從烯烴轉化為羧酸，無需外部引發劑、催化劑和添加劑，最高轉化率達99%；(2) 目標產物易于通過重結晶分離，氧化反應無需進一步純化，便于后續直接轉化；(3) 1,2-二丁氧基乙烷是可回收溶劑；(4) 氧化反應具有官能團耐受性，可在大規模下進行。上述特點表明該方法在精細和藥物合成中具有實用價值。

參考資料：1,2-Dibutoxyethane-Promoted Oxidative Cleavage of Olefins into Carboxylic Acids Using O2 Under Clean Conditions；Jinhua Ou, Hong Tan, Saiyu He, Wei Wang, Bonian Hu, Gang Yu, and Kaijian Liu*；

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