Applicazione del DMSO come "ossidante" nella sintesi organica!
Il processo di ossidazione diDimetilsolfossido (DMSO) di grado reagentesegue il percorso classico di attivazione elettrofila-addizione nucleofila-eliminazione: in primo luogo, i reagenti elettrofili (come il cloruro di ossalile, DCC, il complesso triossido di zolfo-piridina) si legano al doppio legame zolfo-ossigeno del dimetilsolfossido DMSO, attivano l'atomo di ossigeno per facilitarne l'allontanamento e generano l'intermedio chiave catione solfonio. Successivamente, il substrato (come il gruppo ossidrilico dell'alcol o l'idrocarburo alogenato) attacca l'atomo di zolfo per formare uno ione alcossisolfonio. Infine, la deprotonazione avviene sotto l'azione della base per generare un intermedio ilide di zolfo, che rilascia dimetilsolfuro attraverso uno stato di transizione ad anello a cinque membri, e il substrato viene ossidato a composti carbonilici come aldeidi e chetoni.
Questo processo evita la forte corrosività degli ossidanti tradizionali (come Cr⁶+, MnO₂) e fornisce un ambiente di reazione blando per i gruppi funzionali sensibili. Consente reazioni di ossidazione di alcoli, alogenuri e legami pesanti, come l'ossidazione di Swern, l'ossidazione di Kornblum, l'ossidazione di Parikh-Doering, l'ossidazione di Pfitzner-Moffatt, ecc. Queste reazioni traggono grande beneficio dall'uso diDMSOper reazioni di ossidazione organica, offrendo una migliore selettività e compatibilità per substrati organici complessi.
1. Ossidazione di Swern
Il sistema di ossidazione a bassa temperatura (dimetilsolfossido (DMSO) di grado reagente/cloruro di ossalile/trietilammina) sviluppato da Daniel Swern e dai suoi colleghi nel 1978 può essere definito il guardiano dei substrati sensibili.
La reazione viene solitamente condotta a -78 °C. Inizialmente, il dimetilsolfossido (DMSO) reagisce con il cloruro di ossalile per formare cloruro di dimetilclorosolfonio, che a sua volta reagisce con un alcol per formare ioni alcossisolfonio. Dopo un trattamento alcalino, l'ilide di solfonio si decompone producendo aldeidi e chetoni. Il vantaggio di questa reazione risiede nelle condizioni blande e nella possibilità di evitare la formazione di perossidi. È particolarmente adatta per l'ossidazione di alcoli contenenti gruppi sensibili agli acidi o al calore, come ad esempio nella trasformazione di alcoli ciclici complessi nella sintesi di prodotti naturali.
2. Ossidazione Pfitzner-Moffatt
Nel 1963, Moffatt e il suo studente Pfitzner scoprirono che la combinazione di solvente DMSO di grado farmaceutico/DCC può essere utilizzata per l'ossidazione degli alcoli in condizioni debolmente acide. Il percorso di reazione è il seguente: in primo luogo, il DCC protonato attiva il dimetilsolfossido (DMSO) generando un intermedio attivo; in secondo luogo, l'intermedio reagisce con l'alcol per formare un ilide di alcossisolfonio e, infine, rilascia N,N-dicicloesilurea (DCU) come sottoprodotto.
Le condizioni di reazione sono blande e adatte a substrati alcolici sensibili. Presenta le caratteristiche di elevata resa, semplicità di utilizzo, basso costo e compatibilità con la maggior parte dei gruppi funzionali. Tuttavia, gli alcoli terziari non protetti sono soggetti a eliminazione. Un altro svantaggio è che il sottoprodotto dialchilurea e l'eccesso di DCC sono difficili da rimuovere completamente.
Suggerimenti | Come rimuovere il sottoprodotto dicicloesilurea (DCU) generato dalla reazione del DCC?
3. Ossidazione di Albright-Goldman
La reazione di ossidazione degli alcoli ad aldeidi e chetoni con acido acetico anidro (anidride acetica) e dimetilsolfossido (DMSO) di grado reagente come attivatori è stata introdotta sistematicamente per la prima volta da Albright e Goldman nel 1965. A causa della debole capacità di attivazione dell'anidride acetica, il tempo di reazione è generalmente lungo.
Il vantaggio di questa reazione è che può essere condotta a temperatura ambiente ed è facile da post-trattare, soprattutto per l'ossidazione di alcoli con elevato ingombro sterico. Lo svantaggio è che, per i gruppi ossidrilici con basso ingombro sterico, possono verificarsi come reazioni secondarie l'acetilazione e la formazione di metiltiometil etere.
4. Ossidazione di Parikh-Doering
La reazione di conversione di alcoli primari e secondari in aldeidi e chetoni corrispondenti utilizzandoDMSOPer le reazioni di ossidazione organica, il complesso solido di triossido di zolfo-piridina come attivatore e la trietilammina come base furono descritti per la prima volta da Parikh e Doering nel 1967.
Percorso di reazione: Innanzitutto, si aggiungono dimetilsolfossido (DMSO) e anidride solforica a 0 °C o a temperatura ambiente; successivamente, l'alcol attacca la miscela per formare un intermedio chiave, lo ione alcossisolfonio. L'intermedio viene quindi deprotonato dalla base per ottenere il corrispondente ilide di zolfo, che passa attraverso uno stato di transizione ad anello a cinque membri e rilascia dimetilsolfuro, producendo aldeidi e chetoni.