Применение ДМСО в качестве «окислителя» в органическом синтезе!

Процесс окисленияДиметилсульфоксид (ДМСО) реактивной чистотыследует классическому пути "электрофильная активация–нуклеофильное присоединение–элиминирование": сначала электрофильные реагенты (такие как оксалилхлорид, ДКК, комплекс триоксида серы с пиридином) связываются с двойной связью сера-кислород диметилсульфоксида ДМСО, активируют атом кислорода, облегчая его отщепление, и генерируют ключевой промежуточный сульфониевый катион. Затем субстрат (такой как гидроксильная группа спирта или галогенированный углеводород) атакует атом серы с образованием алкоксисульфониевого иона. Наконец, под действием основания происходит депротонирование с образованием промежуточного илида серы, который высвобождает диметилсульфид через переходное состояние пятичленного кольца, а субстрат окисляется до карбонильных соединений, таких как альдегиды и кетоны.

Этот процесс позволяет избежать сильной коррозионной активности традиционных окислителей (таких как Кр⁶+, MnO₂) и обеспечивает мягкую реакционную среду для чувствительных функциональных групп. Он позволяет проводить реакции окисления спиртов, галогенидов и тяжёлых соединений, такие как окисление Сверна, окисление Корнблюма, окисление Париха-Дёринга, окисление Пфицнера-Моффатта и т. д. Эти реакции значительно выигрывают от использованияДМСО для реакций органического окисления, обеспечивая лучшую селективность и совместимость со сложными органическими субстратами.

1. Окисление по Сверну

Система низкотемпературного окисления (Диметилсульфоксид (ДМСО) реактивной чистоты/оксалилхлорид/триэтиламин), разработанный Дэниелом Сверном и его коллегами в 1978 году, можно назвать "хранителем чувствительных субстратов.

Реакцию обычно проводят при температуре -78 °C. Сначала диметилсульфоксид (ДМСО) реагирует с оксалилхлоридом с образованием диметилхлорсульфонийхлорида, который затем реагирует со спиртом с образованием алкоксисульфоний-ионов. После щелочной обработки сульфоний-илид разлагается с образованием альдегидов и кетонов. Преимущество этой реакции заключается в мягких условиях, позволяющих избежать образования пероксидов. Она особенно подходит для окисления спиртов, содержащих кислоточувствительные или термочувствительные группы, например, для превращения сложных циклических спиртов в процессе синтеза природных продуктов.

2. Окисление Пфицнера-Моффата.

В 1963 году Моффатт и его студент Пфицнер обнаружили, чтоРастворитель ДМСО фармацевтического классаКомбинацию ацетил-ДКК/ДКК можно использовать для окисления спиртов в слабокислых условиях. Реакция протекает следующим образом: сначала протонированный ДКК активирует диметилсульфоксид (ДМСО) с образованием активного промежуточного продукта; затем промежуточный продукт реагирует со спиртом с образованием алкоксисульфонийилида и, наконец, выделяет N,N-дициклогексилмочевину (ДКУ) в качестве побочного продукта.

Условия реакции мягкие и подходят для чувствительных спиртовых субстратов. Реакция характеризуется высоким выходом, простотой проведения, низкой стоимостью и совместимостью с большинством функциональных групп. Однако незащищенные третичные спирты склонны к элиминированию. Другим недостатком является сложность полного удаления побочных продуктов – диалкилмочевины и избытка дициклогексилкарбамида (ДЦК).

Советы | Как удалить побочный продукт дициклогексилмочевину (ДКУ), образующуюся в результате реакции ДКК?

3. Окисление Олбрайта-Голдмана

Реакция окисления спиртов до альдегидов и кетонов с безводной уксусной кислотой (уксусным ангидридом) иДиметилсульфоксид (ДМСО) реактивной чистотыв качестве активаторов впервые были систематически введены Олбрайт и Голдман в 1965 году. Из-за слабой активирующей способности уксусного ангидрида время реакции обычно велико.

Преимущество этой реакции заключается в том, что её можно проводить при комнатной температуре и легко обрабатывать после окисления, особенно при окислении спиртов с большими стерическими препятствиями. Недостатком же является то, что для гидроксильных групп с малыми стерическими препятствиями в качестве побочных реакций могут протекать ацетилирование и образование метилтиометилового эфира.

4. Окисление Париха–Деринга

Реакция превращения первичных и вторичных спиртов в соответствующие альдегиды и кетоны с использованиемДМСО для реакций органического окисления, твердый комплекс триоксида серы-пиридина в качестве активатора и триэтиламин в качестве основания был впервые описан Парихом и Дерингом в 1967 году.

Схема реакции: сначала добавляют диметилсульфоксид (ДМСО) и триоксид серы при 0°C или комнатной температуре; затем он взаимодействует со спиртом с образованием ключевого интермедиата – алкоксисульфониевого иона. Этот интермедиат затем депротонируется основанием с образованием соответствующего илида серы, который проходит через переходное состояние пятичленного цикла и высвобождает диметилсульфид, образуя альдегиды и кетоны.