Dimethyl Sulfoxide Oxidations
Dimethyl sulfoxide-based oxidation of primary alcohols to aldehydes or secondary alcohols to ketones is a mild method that does not depend upon heavy metal oxidants. Here is a brief, chronological history of the procedure.
Index:
-
Swern Oxidation (trifluoroacetic anhydride)
-
Swern Oxidation (oxalyl chloride)
Kornblum Oxidation: (1959) primární tosylát se zahřívá na 150o, aby způsobil posun SN2 kyslíkem dimethylsulfoxidu (DMSO) v přítomnosti NaHCO3. Přijatým mechanismem v té době byla eliminace E2, jak je ukázáno. Dimethylsulfid (DMS) je redukční produkt reakce. Tato práce vytvořila tosylát z alkyljodidu stříbrným tosylátem. Tosylát lze pravděpodobně připravit z alkoholu, který je přímější cestou. Nevýhodou postupu je zvýšená teplota, i když doba kontaktu je jen několik minut. Základním problémem je najít způsob, jak generovat sulfenátovou sůl.
Barton modifikace: (1964) Barton a spolupracovníci byli schopni generovat sulfenátové soli ošetřením alkyl chloroformátů DMSO se ztrátou CO2. Přidání triethylaminu vytváří oxidační produkt. Tento postup zmírnil drsné podmínky procedury Kornblum. Kromě toho je chloroformát snadno dostupný zpracováním alkoholu, který má být oxidován přebytkem fosgenu.
Moffatt-Pfitznerova Oxidace: (1963) tato varianta oxidace na bázi dimethylsulfoxidu byla vyvinuta v Syntexu. Aktivátor se připravuje protonací dicyklohexylkarbodiimidu (1, DCC), který je napaden dimethylsulfoxidem. Meziprodukt 2 se opět protonuje, aby se usnadnilo přidávání alkoholového kyslíku na atomu síry. Stabilní dicyklohexylmočovina 4 vzniká spolu se sulfenátovou solí 3. Tento druh trpí kolapsem karbonylové sloučeniny pod vlivem dihydrogenfosfátového aniontu. Ačkoli kyselina fosforečná je účinným kyselým katalyzátorem pro tuto reakci, kyselina sírová, chlorovodík a kyselina trifluoroctová nejsou. Pyridinium-trifluoracetát je však účinným katalyzátorem. Je důležité, aby konjugovaná báze kyseliny byla dostatečně zásaditá, aby provedla poslední krok reakce.
Torrsell Mechanismus: (1966) švédský chemik Torrsell prokázáno, že mechanismus těchto DMSO na bázi oxidace nepokračujte prostřednictvím mezimolekulárních β-eliminaci. Eliminace je intramolekulární proces. Sulfenátová sůl 5 byla připravena Moffatt-Pfitznerovým postupem (viz výše). Pokud by se použil mechanismus Kornblum, získaný dimethylsulfid by postrádal deuterium (Experiment 1). Byl však získán dimethylsulfid-d1 (7). Tento výsledek je v souladu s bází, která deprotonuje methylovou skupinu připojenou k ylid 6 tvořícímu síru. Ylid se rozkládá intramolekulární deprotonací za vzniku pozorovaných produktů.
Experiment 1:
pro potvrzení tohoto mechanismu bylo deuterium začleněno do DMSO jako DMSO-d6. V souladu s tím reakce produkovala dimethylsulfid-d5 (12)a nedeuterovaný aldehyd 11 (Experiment 2).
Experiment 2:
Parikh-Doering Oxidace: (1967) Tato oxidace využívá pyridin oxid sírový komplex (13) jako aktivátor dimethyl sulfoxidu. Sulfát je odcházející skupina v vytěsnění alkoholem (primárním nebo sekundárním) v meziproduktu 14. Sulfenát 15 se rozkládá intramolekulárním mechanismem (vide supra) za vzniku aldehydu nebo ketonu.
Corey-Kim Oxidace: (1972) při tomto postupu se dimethylsulfid aktivuje (oxiduje) N-chlorsukcinimidem (16) za vzniku činidla 17. Při reakci tohoto druhu s alkoholem funguje sukcinimidylová skupina jako opouštějící skupina. Obvyklý sulfenátový meziprodukt 18 se zhroutí intramolekulárním mechanismem po přidání triethylaminu.
Swern Oxidace: (1976) To brzy Swern oxidace zaměstnává anhydrid kyseliny trifluoroctové (20) v -50oC aktivovat dimethyl sulfoxidu. Přidáním alkoholu do meziproduktu 21 se získá požadovaný sulfenát 22. Keton nebo aldehyd se vyrábí obvyklým způsobem s triethylaminem.
Swern Oxidace: (1978) Toto později Swern postup je vhodný způsob pro výrobu činidla 24 bez použití dimethyl sulfid a chloru. Dimethylsulfoxid, který je na stejné oxidační úrovni jako sůl 24, reaguje s oxalylchloridem (23)za uvolnění oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého a činidla 24. Přidání primárního nebo sekundárního alkoholu s následnou deprotonací sulfenátu 25 triethylaminem vede k požadovanému aldehydu nebo ketonu.
