DMSO alkalmazása "oxidálószerként" szerves szintézisben!

Az oxidációs folyamatDimetil-szulfoxid (DMSO) reagens minőségűa klasszikus utat követi: "elektrofil aktiváció–nukleofil addíció–elimináció": Először is, az elektrofil reagensek (például oxalil-klorid, DCC, kén-trioxid-piridin komplex) a dimetil-szulfoxid (DMSO) kén-oxigén kettős kötéséhez kötődnek, aktiválják az oxigénatomot, hogy megkönnyítsék a kilépést, és létrehozzák a kulcsfontosságú köztiterméket, a szulfónium-kationt. Ezt követően a szubsztrát (például alkohol-hidroxilcsoport vagy halogénezett szénhidrogén) megtámadja a kénatomot, alkoxi-szulfóniumiont képezve. Végül a bázis hatására deprotonáció történik, amely egy kén-ilid köztiterméket hoz létre, amely egy öttagú gyűrűs átmeneti állapoton keresztül dimetil-szulfidot szabadít fel, és a szubsztrát karbonilvegyületekké, például aldehidekké és ketonokká oxidálódik.

Ez az eljárás elkerüli a hagyományos oxidálószerek (például Cr⁶+, MnO₂) erős korrozív hatását, és enyhe reakciókörnyezetet biztosít az érzékeny funkciós csoportok számára. Lehetővé teszi az alkoholok, halogenidek és nehéz kötések oxidációs reakcióit, mint például a Swern-oxidáció, a Kornblum-oxidáció, a Parikh-Doering-oxidáció, a Pfitzner-Moffatt-oxidáció stb. Ezek a reakciók nagyban előnyösek a következők használatából:DMSOszerves oxidációs reakciókhoz, jobb szelektivitást és kompatibilitást biztosítva komplex szerves szubsztrátumokkal.

1. Swern-oxidáció

A Daniel Swern és kollégái által 1978-ban kifejlesztett alacsony hőmérsékletű oxidációs rendszert (dimetil-szulfoxid (DMSO) reagens minőségű/oxalil-klorid/trietil-amin) az érzékeny szubsztrátok "guardiand"-jának nevezhetjük.

A reakciót általában -78°C-on hajtják végre. Először a dimetil-szulfoxid (DMSO) reagál oxalil-kloriddal, dimetil-klórszulfónium-kloridot képezve, amely ezután alkohollal reagálva alkoxi-szulfóniumionokat képez. Lúgos kezelés után a szulfónium-ilid bomlik, aldehideket és ketonokat képezve. A reakció előnye, hogy a körülmények enyhék, és elkerülhető a peroxidképződés. Különösen alkalmas savérzékeny vagy hőérzékeny csoportokat tartalmazó alkoholok oxidációjára, például komplex ciklikus alkoholok átalakítására természetes termékek szintézise során.

2. Pfitzner–Moffatt oxidáció

1963-ban Moffatt és tanítványa, Pfitzner felfedezték, hogy a gyógyszerészeti minőségű DMSO oldószer/DCC kombináció gyengén savas körülmények között alkoholok oxidációjára használható. A reakcióút a következő: Először a protonált DCC aktiválja a dimetil-szulfoxidot (DMSO), aktív köztiterméket hozva létre; másodszor, a köztitermék reagál az alkohollal, alkoxi-szulfónium-iliddé alakul, végül melléktermékként N,N-diciklohexil-karbamidot (DCU) szabadít fel.

A reakciókörülmények enyhék és alkalmasak érzékeny alkohol szubsztrátok esetén. Jellemzői a magas hozam, az egyszerű működés, az alacsony költség és a legtöbb funkciós csoporttal való kompatibilitás. A védtelen tercier alkoholok azonban hajlamosak az eliminációra. További hátrány, hogy a melléktermékként keletkező dialkil-karbamid és a feleslegben lévő DCC nehezen távolítható el teljesen.

Tippek | Hogyan távolítsuk el a DCC reakciója során keletkező mellékterméket, a diciklohexil-karbamidot (DCU)?

3. Albright–Goldman-oxidáció

Az oxidáló alkoholok aldehidekké és ketonokká történő reakcióját vízmentes ecetsavval (ecetsavanhidrid) és dimetil-szulfoxid (DMSO) reagens minőségű aktivátorokkal Albright és Goldman vezette be szisztematikusan először 1965-ben. Az ecetsavanhidrid gyenge aktiváló képessége miatt a reakcióidő általában hosszú.

A reakció előnye, hogy szobahőmérsékleten végrehajtható és könnyen utólag feldolgozható, különösen a nagy sztérikus gátlású alkoholok oxidációja esetén. Hátránya, hogy kis sztérikus gátlású hidroxilcsoportok esetén mellékreakcióként acetilezés és metiltiometil-éter képződése következhet be.

4. Parikh–Doering oxidáció

A primer és szekunder alkoholok megfelelő aldehidekké és ketonokká alakításának reakciójaDMSOA szerves oxidációs reakcióknál a szilárd kén-trioxid-piridin komplexet aktivátorként és a trietil-amint bázisként először Parikh és Doering írta le 1967-ben.

Reakcióút: Először dimetil-szulfoxidot (DMSO) és kén-trioxidot adunk hozzá 0°C-on vagy szobahőmérsékleten; majd alkohol támadja meg, így egy kulcsfontosságú alkoxi-szulfóniumion köztitermék keletkezik. A köztiterméket ezután a bázis deprotonálja, így a megfelelő kén-ilid keletkezik, amely egy öttagú gyűrűs átmeneti állapoton halad át, és dimetil-szulfidot szabadít fel, aldehideket és ketonokat eredményezve.