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) un tosilat primar este încălzit la 150o pentru a provoca deplasarea SN2 de către oxigenul dimetil sulfoxidului (DMSO) în prezența NaHCO3. Mecanismul acceptat la momentul respectiv a fost o eliminare E2 așa cum se arată. Sulfura de dimetil (DMS) este produsul de reducere al reacției. Această lucrare a format tosilatul din iodura de alchil cu tosilat de argint. Probabil tosilatul poate fi preparat din alcool, care este o cale mai directă. Dezavantajul procedurii este temperatura ridicată, deși timpul de contact este de numai câteva minute. Problema esențială este găsirea unei metode de generare a sării sulfenate.
modificarea Barton: (1964) Barton și colegii săi au reușit să genereze săruri sulfenate prin tratarea cloroformaților de alchil cu DMSO cu pierderea de CO2. Adăugarea de trietilamină generează produsul de oxidare. Această procedură a ameliorat condițiile dure ale procedurii Kornblum. Mai mult, cloroformatul este ușor disponibil prin tratarea alcoolului care trebuie oxidat cu exces de fosgen.
Oxidarea Moffatt-Pfitzner: (1963) această variantă a oxidării pe bază de dimetil sulfoxid a fost dezvoltată la Syntex. Activatorul este preparat prin protonarea diciclohexil carbodiimidei (1, DCC), care este atacată de dimetil sulfoxid. Intermediarul 2 este din nou protonat pentru a facilita adăugarea oxigenului alcoolic pe atomul de sulf. Diciclohexil ureea stabilă 4 se formează împreună cu sarea sulfenată 3. Această specie suferă colaps la compusul carbonil sub influența anionului dihidrogenfosfat. Deși acidul fosforic este un catalizator acid eficient pentru această reacție, acidul sulfuric, clorura de hidrogen și acidul trifluoroacetic nu sunt. Cu toate acestea, trifluoroacetatul de piridiniu este un catalizator eficient. Este esențial ca baza conjugată a acidului să fie suficient de bazică pentru a efectua ultima etapă a reacției.
mecanismul Torrsell: (1966) chimistul suedez Torrsell a demonstrat că mecanismul acestor oxidări pe bază de DMSO nu se desfășoară printr-o eliminare intermoleculară a implantului. Eliminarea este un proces intramolecular. Sarea sulfenată 5 a fost preparată prin procedura Moffatt-Pfitzner (vezi mai sus). Dacă s-ar aplica mecanismul Kornblum, sulfura de dimetil obținută ar fi lipsită de deuteriu (experimentul 1). Cu toate acestea, s-a obținut sulfură de dimetil-d1 (7). Acest rezultat este în concordanță cu o bază care deprotonează gruparea metil atașată la sulf formând ilid 6. Ilidul se descompune prin deprotonare intramoleculară pentru a produce produsele observate.
Experiment 1:
pentru a corobora acest mecanism, deuteriul a fost încorporat în DMSO ca DMSO-d6. În consecință, reacția a produs sulfură de dimetil-d5(12) și aldehidă nedeuterată 11 (experimentul 2).
Experiment 2:
oxidarea Parikh-Doering: (1967) această oxidare utilizează complexul de trioxid de sulf piridină (13) ca activator al dimetil sulfoxidului. Sulfatul este grupul de plecare în deplasarea de către alcool (primar sau secundar) în intermediar 14. Sulfenatul 15 este descompus de mecanismul intramolecular (vide supra) pentru a produce o aldehidă sau cetonă.
Oxidarea Corey-Kim: (1972) în această procedură sulfura de dimetil este activată (oxidată) cu n-clorosuccinimidă (16) pentru a furniza reactivul 17. În reacția acestei specii cu un alcool, gruparea succinimidil funcționează ca un grup care pleacă. Intermediarul obișnuit de sulfenat 18 se prăbușește prin mecanismul intramolecular la adăugarea de trietilamină.
oxidarea Swern: (1976) această oxidare timpurie Swern folosește anhidridă trifluoroacetică (20) at-50oc pentru a activa dimetil sulfoxidul. Adăugarea alcoolului la intermediar 21 produce sulfenatul dorit 22. Cetona sau aldehida este produsă în mod obișnuit cu trietilamină.
oxidarea Swern: (1978) această procedură Swern ulterioară este o metodă convenabilă pentru producerea reactivului 24 fără a utiliza sulfură de dimetil și clor. Sulfoxidul de dimetil, care se află la același nivel de oxidare ca sarea 24, reacționează cu clorura de oxalil (23) pentru a elibera monoxid de carbon, dioxid de carbon și reactiv 24. Adăugarea alcoolului primar sau secundar urmată de deprotonarea sulfenatului 25 cu trietilamină conduce la aldehida sau cetona dorită, respectiv.
