Reviews

Recent Advances of the Oxidation of C—H Bonds to Ketones

  • Ren Lanhui ,
  • Gao Shuang
Expand
  • Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023

Received date: 2017-02-17

  Revised date: 2017-04-06

  Online published: 2017-04-21

Supported by

Project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 21273225).

Abstract

The ketones are important intermediates for the synthesis of fine chemicals, such as pharmaceuticals, natural products, agricultural chemicals, dyes, etc. The oxidation of C—H bonds is one of the most direct and efficient synthetic methods for the preparation of ketones. In this review, the oxidation of C—H bonds to ketones is reviewed.

Key words: ketone; C—H bond; oxidation

Cite this article

Ren Lanhui , Gao Shuang . Recent Advances of the Oxidation of C—H Bonds to Ketones[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2017 , 37(6) : 1338 -1351 . DOI: 10.6023/cjoc201702022

References

[1] Simandil, T. Catalytic Activation of Dioxygen by Metal Complexes, Kluwer Aeademie Publishers, Dordrecht, 1992, 1.
[2] Suresh, A. K.; Sharmat, M. M.; Sridhar, T. Ind. Eng. Chem. Res. 2000, 39, 3958.
[3] Ertl, G.; Knozinger, H.; Weitkam, P. J. Handbook of Heterogeneous Catalysis, Wiley & Sons-VCH Publishers, Weinheim, 1997.
[4] Wang, L. H.; Li, H. Q.; Ke, M.; Zhao, S. Q.; Fan, Z. M. Nat. Gas Chem. Ind. 2001, 16, 53 (in Chinese).(王临红, 李红旗, 柯明, 赵锁奇, 范志明, 天然气化工, 2001, 16, 53.)
[5] Bernaard, M. Chem. Rev. 1992, 92, 1411.
[6] Dolphin, D.; Traylor, T. G.; Xie, L. Y. Acc. Chem. Res. 1997, 30, 251.
[7] Lu, P.; Feng, C.; Luo, D. P. Acta Chim. Sinica 2015, 73, 1315 (in Chinese).(鲁平, 冯超, 罗德平, 化学学报, 2015, 73, 1315.)
[8] Chen, C.; Qiu, H. H. Chin. J. Org. Chem. 2016, 36, 826 (in Chinese).(陈翠, 邱会华, 有机化学, 2016, 36, 826.)
[9] Xu, X.; Guan, Y. H.; Xu, D. C.; Li, X. S. Chin. J. Org. Chem. 2016, 36, 850 (in Chinese).(徐星, 关耀辉, 徐东成, 李新生, 有机化学, 2016, 36, 850.)
[10] Hu, Z. Y.; Tong, X. F.; Liu, G. X. Chin. J. Org. Chem. 2015, 35, 539 (in Chinese).(胡志勇, 童晓峰, 刘桂霞, 有机化学, 2015, 35, 539.)
[11] Lu, Q. Q.; Yi, H.; Lei, A. W. Acta Chim. Sinica 2015, 73, 1245 (in Chinese).(陆庆全, 易红, 雷爱文, 化学学报, 2015, 73, 1245.)
[12] Shilov, A. E.; Shulpin, G. B. Chem. Rev. 1997, 97, 2879.
[13] Crabtree, R. H. J. Organomet. Chem. 2004, 689, 4083.
[14] Giri, R.; Shi, B. R.; Engle, K. M.; Maugel, N.; Yu, J. Q. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 3242.
[15] Dick, A. R.; Sanford, M. S. Tetrahedron 2006, 62, 2439.
[16] Kleemann, A.; Engel, J.; Kutscher, B.; Reichert, D. Pharmaceutical Substances: Syntheses, Patents, Applications, 4th ed., Georg Thieme, Stuttgart, 2001.
[17] Reis, D. C.; Pinto, M. C. X.; Souza-Fagundes, E. M.; Wardell, S. M. S. V.; Wardell, J. L.; Beraldo, H. Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 3904.
[18] Guyton, A. C.; Hall, J. E. Textbook of Medical Physiology, 11th ed., Philadelphia, PA, Elsevier Saunders, 2005.
[19] Easmon, J.; Heinisch, G.; Pürstinger, G.; Langer, T.; Österreicher, J. K. J. Med. Chem. 1997, 40, 4420.
[20] Crook, K. E.; Mcelval, S. M.; Mceivain, S. M. J. Am. Chem. Soc. 1930, 52, 4006.
[21] Huntress, E. H.; Walter, H. C. J. Am. Chem. Soc. 1948, 70, 3702.
[22] Watson, P. L. J. Am. Chem. Soc. 1983, 21, 6491.
[23] Barton, D. H. R.; Taylor, D. K.; Hu, B. Tretrahetron Lett. 1996, 8, 1133.
[24] Fridovich, I. Science 1978, 201, 875.
[25] Han, S.; Eltis, L. D.; Timmis, K. N.; Muchmore, S. W.; Bolin, J. T. Science 1995, 270, 976.
[26] Ford, P. C.; Fernandez, B. O.; Lim, M. D. Chem. Rev. 2005, 105, 2439.
[27] Barton, D. H. R.; Doller, D. Acc. Chem. Res. 1992, 25, 504.
[28] Barton, D. H. R. Chem. Soc. Rev. 1996, 25, 237.
[29] Stavropoulos, P.; C-Elenligil-C-Etin, R.; Tapper, A. E. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 745.
[30] Perkins, M. J. Chem. Soc. Rev. 1996, 25, 229.
[31] Li, S. J.; Wang, Y. G. A. Tetrahedron Lett. 2005, 46, 8013.
[32] Chen, M. S.; White, M. C. Science 2010, 327, 566.
[33] Pieber, B.; Kappe, C. O. Green Chem. 2013, 15, 320.
[34] Szabó, F.; Pethó, B.; Gonda, Z.; Novák, Z. RSC Adv. 2013, 3, 4903.
[35] Napoly, F.; Kieffer, R.; Gérard, L. J.; Henry, C. G.; Draye, M.; Andrioletti, B. Tetrahedron Lett. 2015, 56, 2517.
[36] Fan, S.; Luan, Y. Wang, J. J.; Gao, H. Y.; Zhang, X. W.; Wang, G. J. Mol. Catal. A: Chem. 2015, 404~405, 186.
[37] Al-Hunaiti, A.; Raisanen, M.; Repo, T. Chem. Commun. 2016, 52, 2043.
[38] Muhldorf, B.; Wolf, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 427.
[39] Komiya, N.; Naota, T.; Murahashi, S. I. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 1633.
[40] Velusamy, S.; Punniyamurthy, T. Tetrahedron Lett. 2003, 44, 8955.
[41] Wu, X. H.; Gorden, A. E. V. Eur. J. Org. Chem. 2009, 503.
[42] Li, Y. C.; Lee, T. B.; Wang, T. Y.; Gamble, A. V. Gorden, A. E. V. J. Org. Chem. 2012, 77, 4628.
[43] Houwer, J. D.; Tehrani, K. A.; Maes, B. U. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 2745.
[44] Song, G. Q.; Lu, Y. X.; Zhang, Q.; Wang, F.; Ma, X. K.; Huang, X. F.; Zhang, Z. H. RSC Adv. 2014, 4, 30221.
[45] Ang, W. J.; Lam, Y. L. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 1048.
[46] Liu, J. M.; Zhang, X.; Yi H.; Liu, C.; Liu, R.; Zhang, H.; Zhuo, K. L.; Lei, A. W. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 1261.
[47] Lau, T. C.; Mak, C. K. Chem. Commun. 1995, 943.
[48] Che, C. M.; Cheng, K. W.; Chan, M. C. W.; Lau, T. C.; Mak, C. K. J. Org. Chem. 2000, 65, 7996.
[49] Yi, C. S.; Kwon, K. H.; Lee, D. W. Org. Lett. 2009, 11, 1567.
[50] Yusubov, M. S.; Zagulyaeva, A. A.; Zhdankin, V. V. Chem. Eur. J. 2009, 15, 11091.
[51] Kojima, M.; Oisaki, K.; Kanai, M. Tetrahedron Lett. 2014, 55, 4736.
[52] Dai, W. Li, J.; Li, G. S.; Yang, H.; Wang, L. Y.; Gao, S. Org. Lett. 2013, 15, 4138.
[53] Dai, W.; Shang, S. S.; Chen, B.; Li, s.; Wang, L. Y.; Ren, L. H.; Gao, S. J. Org. Chem. 2014, 79, 6688.
[54] Dai, W.; Li, G. S.; Chen, B.; Wang, L. Y.; Gao, S. Org. Lett. 2015, 17, 904.
[55] Dai, W.; Li, J.; Chen, B.; Li, G. S.; Lv, Y.; Wang, L. Y.; Gao, S. Org. Lett. 2013, 15, 5658.
[56] Dai, W.; Li, G. S.; Wang, L. Y.; Chen, B.; Shang, S. S.; Lv, Y.; Gao, S. RSC Adv. 2014, 4, 46545.
[57] Dai, W.; Mi, Y.; Lv, Y.; Chen, B.; Li, G. S.; Chen, G. G.; Gao, S. Adv. Synth. Catal. 2016, 4, 667.
[58] Dai, W.; Lv, Y.; Wang, L. Y.; Shang, S. S.; Chen, B.; Li, G. S.; Gao, S. Chem. Commun. 2015, 51, 11268.
[59] Lee, N. H.; Lee, C. S.; Jung, D. S. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 1385.
[60] Pan, J. F.; Chen, K. J. Mol. Catal. A: Chem. 2001, 176, 19.
[61] Shing, T. K. M.; Yeung, Y. Y.; Su, P. L. Org. Lett. 2006, 8, 3149.
[62] Burange, A. S.; Kale, S. R.; Jayaram, R. V. Tetrahedron Lett. 2012, 53, 2989.
[63] Shen, D. Y.; Miao, C. X.; Wang, S. F. Xia, C. G.; Sun, W. Org. Lett. 2014, 16, 1108.
[64] Zou, C.; Zhao, M.; Wu, C. D. Catal. Commun. 2015, 66, 116.
[65] Shaabani, A.; Hezarkhani, Z.; Badali, E. RSC Adv. 2015, 5, 61759.
[66] Ren, L. H.; Wang, L. Y.; Lv, Y.; Shang, S. S.; Bo Chen, B.; Gao, S. Green Chem. 2015, 17, 2369.
[67] Ren, L. H.; Wang, L. Y.; Lü, Y.; Li, G. S.; Gao, S. Chin. J. Catal. 2016, 37, 1216 (in Chinese).(任兰会, 王连月, 吕迎, 李国松, 高爽, 催化学报, 2016, 37, 1216.)
[68] Ishii, Y.; Iwahama, T.; Sakaguchi, S.; Nakayama, K.; Nishiyama, Y. J. Org. Chem. 1996, 61, 4520.
[69] Minisci, F.; Punta, C.; Recupero, F.; Pedulli, F. F.; Franco, G. J. Org. Chem. 2002, 67, 2671.
[70] Shaabani, A.; Farhangi, E.; Rahmati, A. Appl. Catal. A-Gen. 2008, 338, 14.
[71] Wang, J. Q.; He, L. N. New J. Chem. 2009, 33, 1637.
[72] Chen, L.; Li, B. D.; Xu, Q. X.; Liu, D. B. Chin. Chem. Lett. 2013, 24, 849 (in Chinese).(陈磊, 李斌栋, 徐秀霞, 刘大斌, 中国化学快报, 2013, 24, 849.)
[73] Islam, S. M.; Ghosh, K.; Molla, R. A.; Roy, S. A.; Salam, N.; Iqubal, M. A. J. Organomet. Chem. 2014, 774, 61.
[74] Shaabani, A.; Keshipour, S.; Hamidzad, M.; Shaabani, S. J. Mol. Catal. A: Chem. 2014, 395, 494.
[75] Hruszkewycz, D. P.; Miles, K. C.; Thielb, O. R.; Stahl, S. S. Chem. Sci. 2017, 8, 1282.
[76] Wu, X. F. Tetrahedron Lett. 2012, 53, 6123.
[77] Akhlaghinia, B.; Ebrahimabadi, H.; Goharshadi, E. K.; Samiee, S. Rezazadeh, S. J. Mol. Catal. A: Chem. 2012, 357, 67.
[78] Pahari, S. K.; Pal, P.; Sinhamahapatra, A.; Saha, A.; Santra, C.; Ghosh, S. C.; Chowdhury, B.; Panda, A. B. RSC Adv. 2015, 5, 45144.
[79] Bien, S.; Segal, Y. J. Org. Chem. 1977, 42, 1685.
[80] Noels, A. F.; Hubert, A. J.; Teyssie, P. J. Organomet. Chem. 1979, 166, 79.
[81] Moody, C. J.; Palmer, F. N. Tetrahedron Lett. 2001, 43, 139.
[82] Doyle, M. P.; Westrum, L. J.; Wolthuis, W. N. E.; See, M. M.; Boone, W. P.; Bagheri, V.; Pearson, M. M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 958.
[83] Doyle, M. P.; Ren, T. Chiral Dirhodium() Catalysts and Their Applications, Wiley, New York, 2001, 49, 113.
[84] Das, K.; Kadish, K. M.; Bear, J. L. Inorg. Chem. 1978, 17, 930.
[85] Zhu, T. P.; Ahsan, M. Q.; Malinski, T.; Kadish, K. M.; Bear, J. L. Inorg. Chem. 1984, 23, 2.
[86] Catino, A. J.; Forslund, R. E.; Doyle, M. P. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13622.
[87] Catino, A. J.; Nichols, J. M.; Choi, H.; Gottipamula, S.; Doyle, M. P. Org. Lett. 2005, 7, 5167.
[88] Abudureheman, W.; Xiarepati, T.; Lu, C. D. Eur. J. Org. Chem. 2012, 3088.
[89] Wang, Y.; Kuang, Y.; Wang, Y. H. Chem. Commun. 2015, 51, 5852.
[90] Matano, Y.; Nomura, H. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6443.
[91] Firouzabadi, H.; Iranpoor, N.; Amani, K. Synth. Commun. 2004, 34, 3587.
[92] Salvador, J. A. R.; Silvestre, S. M. Tetrahedron Lett. 2005, 46, 2581.
[93] Banik, B. K.; Venkatraman, M. S.; Mukhopadhyay, C.; Becker, F. F. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 7247.
[94] Bonvin, Y.; Callens, E.; Larrosa, I.; Henderson, D. A.; Oldham, J.; Burton, A. J.; Barrett, A. G. M. Org. Lett. 2005, 7, 4549.
[95] Hoffmann-Roder, A.; Krause, N. Org. Biomol. Chem. 2005, 3, 387.
[96] Cinellu, M. A.; Minghetti, G.; Cocco, F.; Stoccoro, S.; Zucca, A.; Manassero, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 6892.
[97] Hashmia, S. K.; Hutchings, G. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 7896.
[98] Li, Z.; Brouwer, C.; He, C. Chem. Rev. 2008, 108, 3239.
[99] Yao, T.; Zhang, X.; Larock, R. C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11164.
[100] Sherry, B. D.; Toste, F. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15978.
[101] Wei, C.; Li, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9584.
[102] Zhang, L.; Kozmin, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11806.
[103] Yao, X.; Li, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 6884.
[104] Teles, J. H.; Brode, S. Chabanas, M. Angew. Chem., Int. Ed. 1998, 37, 1415.
[105] Arcadi, A.; Giuseppe, S. D.; Marinelli, F.; Rossi E. Adv. Synth. Catal. 2001, 343, 443.
[106] Shi, X.; Gorin, D. J.; Tosite, F. D. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5802.
[107] Zhang, L.; Kozmin, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6962.
[108] Mamane, V.; Gress, T.; Krause, H.; Furstner, A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8654.
[109] Luzung, M. R.; Markham, J. P.; Toste, F. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10858.
[110] Yang, C. G.; He, C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6966.
[111] Shapiro, N. D.; Toste, F. D. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4160.
[112] Li, H. R.; Li, Z. P.; Shi, Z. J. Tetrahedron 2009, 65, 1856.
[113] Kühn, F. E.; Santos, A. M.; Gonçalves, I. S.; Romão, C. C.; Lopes, A. D. Appl. Organomet. Chem. 2001, 15, 43.
[114] Ghorai, P.; Dussault, P. H. Org. Lett. 2009, 11, 213.
[115] Ghorai, P.; Dussault, P. H. Org. Lett. 2008, 10, 4577.
[116] Bernini, R.; Mincione, E.; Barontini, M.; Fabrizi, G.; Pasqualetti, M.; Tempesta, S. Tetrahedron 2006, 62, 7733.
[117] Peng, H.; Lin, A.; Zhang, Y.; Jiang, H. L.; Zhou, J. C.; Cheng, Y. X.; Zhu, C. J.; Hu, H. W. ACS Catal. 2012, 2, 163.
[118] Yu, J. Q.; Corey, E. J. Org. Lett. 2002, 4, 2727.
[119] Urgoitia, G.; SanMartin, R.; Herrero, M. T.; Domínguez, E. Green Chem. 2011, 13, 2161.
[120] Anand, N.; Reddy, K. H. P.; Prasad, G. V. S.; Rao, K. S. R.; Burri, D. R. Catal. Commun. 2012, 23, 5.
[121] Dohi, T.; Takenaga, N.; Takenaga, G. A.; Fujioka, H.; Kita, Y. J. Org. Chem. 2008, 73, 7365.
[122] Moriyama, K.; Takemura, M.; Togo, H. Org. Lett. 2012, 14, 2414.
[123] Kawabata, H.; Hayashi, M. Tetrahedron Lett. 2004, 45, 5457.
[124] Zhang, J. T.; Wang, Z. T.; Wang, Y.; Wan, C. F.; Zheng, X. Q.; Wang, Z. Y. Green Chem. 2009, 11, 1973.
[125] Gao, Y. J.; Hu, G.; Zhong, J.; Shi, Z. J.; Zhu, Y. S.; Su, D. S.; Wang, J. G.; Bao, X. H.; Ma, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 2109.
[126] Zhang, Z. G.; Gao, Y.; Liu, Y.; Li, J. J.; Xie, H. X.; Li, H.; Wang, W. Org. Lett. 2015, 17, 5492.
[127] Ma, J. Q.; Hu, Z. M.; Li, M. C.; Zhao, W. J.; Hua, X. Q.; Mo, W. M.; Hua, B. X.; Sun, N.; Shen, Z. L. Tetrahedron 2015, 71, 6733.
[128] Ren, L. H.; Wang, L. Y.; Lü, Y.; Li, G. S.; Gao, S. Org. Lett. 2015, 17, 2078.
[129] Yi, H.; Bian, C. L.; Hu, X.; Niua, L. B.; Lei, A. W. Chem. Commun. 2015, 51, 14046.
[130] Shaabani, A.; Laeini, M. S.; Shaabani, S.; Seyyedhamzeh, M. New J. Chem. 2016, 40, 2079.

Outlines

/