stringtranslate.com

окисление по методу Сверна

В органической химии окисление Сверна , названное в честь Дэниела Сверна , представляет собой химическую реакцию , в которой первичный или вторичный спирт ( −OH ) окисляется до альдегида ( −CH=O ) или кетона ( >C=O ) с использованием оксалилхлорида , диметилсульфоксида (ДМСО) и органического основания , такого как триэтиламин . [1] [2] [3] Это одна из многих реакций окисления, обычно называемых окислениями «активированного ДМСО». Реакция известна своим мягким характером и широкой толерантностью к функциональным группам . [4] [5] [6] [7]

Окисление Сверн.
Окисление Сверн.

Побочными продуктами являются диметилсульфид ((CH 3 ) 2 S), оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO 2 ) и — когда в качестве основания используется триэтиламин — хлорид триэтиламмония (Et 3 NHCl). Из летучих побочных продуктов диметилсульфид имеет сильный, всепроникающий запах, а оксид углерода является остротоксичным, поэтому реакцию и обработку необходимо проводить в вытяжном шкафу. Диметилсульфид — летучая жидкость (Ткип. 37 °C) с неприятным запахом даже при низких концентрациях. [8] [9] [10]

Механизм

Первым этапом окисления Сверна является низкотемпературная реакция ДМСО, 1a , формально как резонансного вкладчика 1b , с оксалилхлоридом, 2. Первый промежуточный продукт, 3 , быстро разлагается с выделением диоксида углерода и монооксида углерода и образованием хлор(диметил)сульфонийхлорида, 4 .

Образование хлорида диметилхлорсульфония.
Образование хлорида диметилхлорсульфония.

После добавления спирта 5 хлор(диметил)сульфонийхлорид 4 реагирует со спиртом, давая ключевой промежуточный ион алкоксисульфония 6. Добавление по крайней мере 2 эквивалентов основания — обычно триэтиламина — депротонирует ион алкоксисульфония, давая илид серы 7. В переходном состоянии пятичленного кольца илид серы 7 разлагается, давая диметилсульфид и желаемое карбонильное соединение 8 .

Механизм окисления Сверна.
Механизм окисления Сверна.

Вариации

При использовании оксалилхлорида в качестве дегидратирующего агента реакция должна поддерживаться при температуре ниже -60 °C, чтобы избежать побочных реакций. При использовании цианурхлорида [11] или трифторуксусного ангидрида [12] вместо оксалилхлорида реакция может быть нагрета до -30 °C без побочных реакций. Другие методы активации ДМСО для инициирования образования ключевого промежуточного продукта 6 включают использование карбодиимидов ( окисление Пфицнера-Моффатта ), комплекса триоксида серы с пиридином ( окисление Париха-Дёринга ) или уксусного ангидрида ( окисление Олбрайта-Голдмана ). Промежуточный продукт 4 также может быть получен из диметилсульфида и N -хлорсукцинимида ( окисление Кори-Кима ).

В некоторых случаях использование триэтиламина в качестве основания может привести к эпимеризации на альфа-углероде к новообразованному карбонилу. Использование более объемного основания, такого как диизопропилэтиламин , может смягчить эту побочную реакцию.

Соображения

Диметилсульфид, побочный продукт окисления Сверна, является одним из самых известных неприятных запахов, известных в органической химии. Люди могут обнаружить это соединение в концентрациях от 0,02 до 0,1 частей на миллион. [13] Простым средством для решения этой проблемы является промывание использованной стеклянной посуды отбеливателем или раствором оксона , который окислит диметилсульфид обратно в диметилсульфоксид или диметилсульфон , оба из которых не имеют запаха и нетоксичны. [14]

Условия реакции позволяют окислять кислоточувствительные соединения, которые могут разлагаться в условиях кислотного окисления, таких как окисление Джонса . Например, в синтезе сесквитерпенового изовеллерала Томпсона и Хиткока [15] на последнем этапе используется протокол Сверна, что позволяет избежать перегруппировки кислоточувствительного циклопропанметанольного фрагмента.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Омура, К.; Сверн, Д. (1978). «Окисление спиртов «активированным» диметилсульфоксидом. Препаративное, стерическое и механистическое исследование». Тетраэдр . 34 (11): 1651–1660. doi :10.1016/0040-4020(78)80197-5.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  2. ^ Mancuso, AJ; Brownfain, DS; Swern, D. (1979). «Структура продукта реакции диметилсульфоксида-оксалилхлорида. Окисление гетероароматических и различных спиртов в карбонильные соединения». J. Org. Chem. 44 (23): 4148–4150. doi :10.1021/jo01337a028. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Mancuso, AJ; Huang, S.-L.; Swern, D. (1978). «Окисление длинноцепочечных и родственных спиртов до карбонилов диметилсульфоксидом, «активированным» оксалилхлоридом». J. Org. Chem. 43 (12): 2480–2482. doi :10.1021/jo00406a041. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Дондони, А.; Перроне, Д. (2004). «Синтез 1,1-диметилэтил-(S)-4-формил-2,2-диметил-3-оксазолидинкарбоксилата окислением спирта». Органические синтезы{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ); Собрание томов , т. 10, стр. 320.
  5. ^ Бишоп, Р. (1998). "9-Тиабицикло[3.3.1]нонан-2,6-дион". Органические синтезы; Собрание томов , т. 9, стр. 692.
  6. ^ Леопольд, Э.Дж. (1990). «Селективное гидроборирование 1,3,7-триена: гомогераниол». Органические синтезы; Собрание томов , т. 7, стр. 258.
  7. ^ Тохо, Г.; Фернандес, М. (2006). Окисление спиртов в альдегиды и кетоны: руководство по современной общепринятой практике . Springer. ISBN 0-387-23607-4.
  8. ^ Mancuso, AJ; Swern, D. (1981). «Активированный диметилсульфоксид: полезные реагенты для синтеза». Синтез (обзор). 1981 (3): 165–185. doi :10.1055/s-1981-29377.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ Тидвелл, ТТ (1990). «Окисление спиртов в карбонильные соединения через алкоксисульфонийилиды: окисление Моффатта, Сверн и родственные окисления». Org. React. (Обзор). 39 : 297–572. doi :10.1002/0471264180.or039.03. ISBN 0471264180.
  10. ^ Тидвелл, ТТ (1990). «Окисление спиртов активированным диметилсульфоксидом и родственные реакции: обновление». Синтез (обзор). 1990 (10): 857–870. doi :10.1055/s-1990-27036.
  11. ^ Де Лука Лидия (2001). «Мягкая и эффективная альтернатива классическому окислению Сверна». Журнал органической химии . 66 (23): 7907–7909. doi :10.1021/jo015935s. PMID  11701058.
  12. ^ Омура, Канджи; Шарма, Ашок К.; Сверн, Дэниел (1976). «Диметилсульфоксид-трифторуксусный ангидрид. Новый реагент для окисления спиртов в карбонилы». J. Org. Chem. 41 (6): 957–962. doi :10.1021/jo00868a012.
  13. ^ Мортон, TH (2000). «Архивирование запахов». В Бхушан, Н.; Розенфельд, С. (ред.). О молекулах и разуме . Оксфорд: Oxford University Press. С. 205–216.
  14. ^ Аткинс, Уильям Дж. младший; Буркхардт, Элизабет Р.; Матос, Карл (2006). «Безопасное обращение с бораном в больших масштабах». Org. Process Res. Dev . 10 (6): 1292–1295. doi :10.1021/op068011l.
  15. ^ Томпсон, SK; Хиткок, CH (1992). «Полный синтез некоторых сесквитерпенов марасманов и лактаранов». J. Org. Chem. 57 (22): 5979–5989. doi :10.1021/jo00048a036.

Внешние ссылки