Применение ДМСО в качестве «окислителя» в органическом синтезе!

Процесс окисленияДиметилсульфоксид (ДМСО) реактивной чистотыРеакция протекает по классическому пути ": электрофильная активация – нуклеофильное присоединение – элиминация ": сначала электрофильные реагенты (такие как оксалилхлорид, DCC, комплекс триоксида серы с пиридином) связываются с двойной связью серы и кислорода в диметилсульфоксиде (ДМСО), активируют атом кислорода, облегчая его отсоединение, и генерируют ключевой промежуточный сульфониевый катион. Затем субстрат (например, гидроксильная группа спирта или галогенированный углеводород) атакует атом серы, образуя алкоксисульфониевый ион. Наконец, под действием основания происходит депротонирование с образованием промежуточного соединения серного илида, который высвобождает диметилсульфид через пятичленное кольцевое переходное состояние, а субстрат окисляется до карбонильных соединений, таких как альдегиды и кетоны.

Этот процесс позволяет избежать сильной коррозии, характерной для традиционных окислителей (таких как Cr⁶+, MnO₂), и обеспечивает мягкую реакционную среду для чувствительных функциональных групп. Он позволяет проводить реакции окисления спиртов, галогенидов и тяжелых связей, такие как окисление Сверна, окисление Корнблюма, окисление Париха-Доэринга, окисление Пфитцнера-Моффата и др. Использование этого метода значительно улучшает результаты этих реакций.ДМСОдля реакций окисления органических соединений, обеспечивая лучшую селективность и совместимость со сложными органическими субстратами.

1. Окисление Сверна

Разработанная Даниэлем Сверном и его коллегами в 1978 году низкотемпературная система окисления (диметилсульфоксид (ДМСО) реактивной чистоты/оксалилхлорид/триэтиламин) может быть названа «хранителем чувствительных субстратов».

Реакцию обычно проводят при -78°C. Сначала диметилсульфоксид (ДМСО) реагирует с оксалилхлоридом, образуя диметилхлорсульфонийхлорид, который затем реагирует с спиртом, образуя алкоксисульфониевые ионы. После обработки щелочью сульфониевый илид разлагается с образованием альдегидов и кетонов. Преимуществом этой реакции является то, что условия мягкие, и можно избежать образования пероксидов. Она особенно подходит для окисления спиртов, содержащих кислоточувствительные или термочувствительные группы, например, при превращении сложных циклических спиртов в синтезе природных соединений.

2. Окисление Пфитцнера-Моффата.

В 1963 году Моффат и его ученик Пфитцнер обнаружили, что комбинация фармацевтического растворителя ДМСО и ДЦК может быть использована для окисления спиртов в слабокислых условиях. Путь реакции выглядит следующим образом: сначала протонированный ДЦК активирует диметилсульфоксид ДМСО, образуя активный промежуточный продукт; затем промежуточный продукт реагирует со спиртом, образуя алкоксисульфониевый илид, и, наконец, в качестве побочного продукта выделяется N,N-дициклогексилмочевина (ДЦМ).

Условия реакции мягкие и подходят для чувствительных спиртовых субстратов. Реакция характеризуется высоким выходом, простотой выполнения, низкой стоимостью и совместимостью с большинством функциональных групп. Однако незащищенные третичные спирты склонны к элиминации. Еще одним недостатком является сложность полного удаления побочного продукта – диалкилмочевины и избытка дихлорцианина.

Советы | Как удалить побочный продукт дициклогексилмочевину (DCU), образующийся в результате реакции DCC?

3. Окисление Олбрайта-Голдмана

Реакция окисления спиртов до альдегидов и кетонов с использованием безводной уксусной кислоты (уксусного ангидрида) и диметилсульфоксида (ДМСО) реактивной чистоты в качестве активаторов была впервые систематически описана Олбрайтом и Голдманом 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 она легко поддаётся последующей обработке, особенно при окислении спиртов с большими стерическими препятствиями. Недостаток состоит в том, что для гидроксильных групп с малыми стерическими препятствиями в качестве побочных реакций могут происходить ацетилирование и образование метилтиометилового эфира.

4. Окисление Париха-Доеринга

Реакция превращения первичных и вторичных спиртов в соответствующие альдегиды и кетоны с использованиемДМСОВпервые для реакций окисления органических соединений Парих и Доеринг в 1967 году предложили использовать твердый комплекс триоксида серы с пиридином в качестве активатора и триэтиламин в качестве основания.

Схема реакции: Сначала при 0°C или комнатной температуре добавляют диметилсульфоксид (ДМСО) и триоксид серы; затем он подвергается атаке спиртом с образованием ключевого алкоксисульфониевого иона. Затем этот промежуточный продукт депротонируется основанием с образованием соответствующего серного илида, который проходит через пятичленное кольцевое переходное состояние и высвобождает диметилсульфид, давая альдегиды и кетоны.