次氯酸钠五水合物: 一种方便、环保的有机合成氧化剂

2023/4/12 10:13:33 作者:小满

众所周知,氧化反应在有机合成中是经常遇到的,市场上氧化剂的种类各式各样,如高锰酸钾,二氧化锰,双氧水,次氯酸钠,间氯过氧化苯甲酸等等。由于NaOCl溶液是无爆炸性的,便宜的,而且氧化后的副产物是无毒无害的氯化钠(NaCl),所以次氯酸钠作为氧化剂在工艺化学中是最有前途的方法之一。

NaOCl作为氧化剂的多种氧化反应

目前NaOCl作为氧化剂的多种氧化反应已经被证实,如下图所示:

NaOCl作为氧化剂的多种氧化反应.png

使用NaOCl氧化存在的缺点

然而,使用NaOCl氧化仍然存在一些缺点:

由于常规的NaOCl溶液的浓度较低(只有8~13%,高浓度的NaOCl溶液是不稳定的),所以体积效率较低。

常规的NaOCl溶液的pH值很高(~13,为了保持稳定必须加入NaOH来调pH值),但有时必须降低pH值以加速反应或防止原料或产品分解。

常规的NaOCl溶液不是足够稳定,变质的NaOCl会导致反应失败,所以使用前需滴定检测NaOCl含量。

使用NaOCl·5H2O晶体有以下几点优点

NaOCl·5H2O中NaOCl含量约为44wt%,3-4倍高于常规的NaOCl溶液(8~13%),反应的体积效率高。

使用前不需要调节pH值,NaOCl·5H2O配成的水溶液的pH值为~11~12,因为溶液中NaOH含量只有0.04~0.08%。

简单的化学计量计算,晶体形式令称量更方便简单和准确。

NaOCl·5H2O晶体在7°C以下储存1年是稳定的。

因此我们认为NaOCl·5H2O晶体是常规NaOCl溶液的优良替代品,并且发现了用常规的NaOCl溶液不能氧化的几种新型有机分子氧化反应。

一种制备NaOCl·5H2O的方法

一种制备NaOCl·5H2O的方法.png

在45~48% NaOH溶液中通入氯气,制备高浓度NaOCl溶液,过滤除去析出的NaCl,将滤液冷却至15℃左右,NaOCl·5H2O晶体析出,离心过滤得到产品。

实验案列1:苯甲硫醚的选择性氧化成亚砜

苯甲硫醚的选择性氧化成亚砜.png

苯甲硫醚在没有催化剂的条件下在乙腈溶液中用NaOCl (1.1 当量, 常规12 wt% 的次氯酸钠溶液和NaOCl·5H2O)氧化的反应,使用NaOCl·5H2O的反应在18分钟内选择性的得到所需的亚砜。相反的,使用常规次氯酸钠溶液的反应不仅反应缓慢而且只得到79%的收率(一部分产品过度氧化成砜)。

实验案列2:酚的氧化去芳构化

酚的氧化去芳构化.png

萘酚的衍生物在乙酸乙酯和水混合溶剂中用NaOCl氧化去芳构化。

结论

NaOCl·5H2O晶体与常规aq.NaOCl相比有如下几个优点,这些优点使NaOCl·5H2O成为有机合成中有用的氧化剂。

NaOCl·5H2O晶体与常规aq.NaOCl相比有如下几个优点.jpg

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