【JOC】无需臭氧，氧气直接氧化烯烃制备羧酸，收率最高99%！

羧酸是药物、塑料和染料制造中的重要原料，可通过烯烃的选择性氧化裂解获得。目前，多种氧化剂（如H2O2、、、TBHP、RuO4、OsO4和）已被用于烯烃裂解，但分子氧（O2）因其价格低廉、来源丰富和环境友好性而成为最具吸引力的绿色氧化剂。然而，由于O2的三线态基态导致动力学屏障高，大多数现有系统仅能选择性生成醇、醛或酮，且常需外部催化剂、添加剂或光照，增加了成本和环境负担。因此，开发高效、低成本、无外部助剂的烯烃氧化裂解方法迫在眉睫。本文首次报道了一种使用1,2-二丁氧基乙烷/O2系统的绿色一锅法，可在无外部引发剂、催化剂和添加剂条件下将烯烃转化为羧酸。

2021年， Jinhua Ou等人 首次报道了 在无外部引发剂、催化剂和添加剂条件下 使用1,2-二丁氧基乙烷/O2将烯烃氧化裂解为羧酸的绿色方法。这种新型氧化系统还具有优异的官能团耐受性，适用于大规模合成。目标产物可以通过一锅法转化为酯，腈，酮等重要中间体。 【

J. Org. Chem.

反应条件优化

溶剂筛选：1,2-二丁氧基乙烷是最佳溶剂（4当量），而低沸点溶剂（如1,2-二甲氧基乙烷）因沸点低（85°C）导致收率仅21%（表1，条目3）。溶剂用量增加或减少（2或8当量）会降低收率（表1，条目10-11）。温度实验显示110°C为最优（表1，条目12-14）。黑暗条件下反应效率不变（表1，条目15），而用N2代替O2或无溶剂时无产物生成（表1，条目16-17），表明氧气浓度对反应至关重要。

最优条件：以苯乙烯（1a）为模型底物，O2为唯一氧化剂，在1,2-二丁氧基乙烷中于110°C反应12小时，实现了99%的转化率和95%的苯甲酸（2a）收率（表1，条目1）。

底物范围

在最优条件下，多种芳香烯烃均能高效转化为相应羧酸。

含供电子基（如甲基、甲氧基）或吸电子基（如卤素、三氟甲基）的芳基烯烃均以良好至优异收率（86%-97%）得到产物（2a-2v）。例如，苯甲酸（2a）收率96%，4-甲基苯甲酸（2b）收率97%。

间位或邻位取代基（如2r-2u）及空间位阻底物对反应效率影响小。

多取代底物（如1,2-二氯-4-乙烯基苯）和双反应性底物（如1,4-二乙烯基苯）分别以90%（2v）和92%（2w）收率生成目标产物。

杂芳香烯烃（如噻吩-2-羧酸2x，收率91%）和稠环芳香烯烃（如1-萘甲酸2ad，收率93%）也表现良好。

α-取代芳香烯烃生成酮类产物（如2af，收率92%）。

内烯烃（1ag-1aq）兼容性好，收率达88%-97%。

大规模合成与一锅法转化

在20 mmol规模下，反应收率与小型实验相近（方案2a），例如苯甲酸（2a）收率91%。

此外，氧化后粗产物可直接进行一锅法转化 ， 这些转化无需纯化中间体，体现了方法的操作简便性和环境友好性。 ：

酯化反应（1a→5a），总收率85%。

Friedel-Crafts酰化（1a→5b），总收率82%。

氰化反应（1a→5c），总收率83%。

环化反应（1a→5d），总收率72%。

溶剂回收性

1,2-二丁氧基乙烷可通过真空蒸馏回收并重复使用5次，平均收率保持在95.2%（图1），证明其作为可回收溶剂的可行性。

机理研究

通过时间过程监测和控制实验探讨机理：

1、苯乙烯（1a）先氧化为醛（3a），再进一步氧化为羧酸（2a），醛为关键中间体。

2、自由基捕获剂（如TEMPO）抑制反应，表明涉及自由基机制。

3、单线态氧捕获实验（如使用1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷）和9,10-二甲基蒽（4a）的环加成产物（4b）证实单线态氧参与。

4、光照条件下转化率降低，且H2O2或TBHP在氮气下效率下降，突显1,2-二丁氧基乙烷/O2系统的重要性。

基于以上，提出机理：1,2-二丁氧基乙烷在热作用下生成过氧自由基A，O2转化为单线态氧，引发自由基链反应，最终经由二氧杂环丁烷中间体D生成醛和羧酸。

实验部分

羧酸合成的一般步骤：将烯烃（0.6 mmol）与1,2-二丁氧基乙烷（0.50 mL, 2.4 mmol）在O2气球下于110°C搅拌12小时，通过柱色谱纯化得到产物。大规模实验（20 mmol）和一锅法转化步骤均列明，所有产物结构经NMR和GC-MS表征。

本研究展示了一种在绿色条件下使用1,2-二丁氧基乙烷/O2系统氧化烯烃合成羧酸的环保、高效策略，其中O2作为绿色氧化剂，1,2-二丁氧基乙烷充当催化剂和反应介质的双重角色。本方法的明显优势包括：(1) 从烯烃转化为羧酸，无需外部引发剂、催化剂和添加剂，最高转化率达99%；(2) 目标产物易于通过重结晶分离，氧化反应无需进一步纯化，便于后续直接转化；(3) 1,2-二丁氧基乙烷是可回收溶剂；(4) 氧化反应具有官能团耐受性，可在大规模下进行。上述特点表明该方法在精细和药物合成中具有实用价值。

参考资料：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*；

J. Org. Chem.