Aplikasi DMSO sebagai "pengoksida" dalam sintesis organik!
Proses pengoksidaan bagiGred Reagen Dimetil Sulfoksida (DMSO)mengikuti laluan klasik "pengaktifan elektrofilik–penambahan nukleofilik–penghapusan ": Pertama, reagen elektrofilik (seperti oksalil klorida, DCC, kompleks sulfur trioksida-piridina) mengikat ikatan berganda sulfur-oksigen dimetil sulfoksida DMSO, mengaktifkan atom oksigen untuk memudahkannya keluar, dan menghasilkan kation sulfonium perantaraan utama. Seterusnya, substrat (seperti kumpulan hidroksil alkohol atau hidrokarbon terhalogen) menyerang atom sulfur untuk membentuk ion alkoksisulfonium. Akhirnya, deprotonasi berlaku di bawah tindakan bes untuk menghasilkan perantaraan sulfur ilida, yang melepaskan dimetil sulfida melalui keadaan peralihan cincin lima anggota, dan substrat dioksidakan kepada sebatian karbonil seperti aldehid dan keton.
Proses ini mengelakkan kekakiskan yang kuat daripada pengoksidaan tradisional (seperti Cr⁶+, MnO₂) dan menyediakan persekitaran tindak balas yang ringan untuk kumpulan berfungsi yang sensitif. Ia membolehkan tindak balas pengoksidaan alkohol, halida dan ikatan berat, seperti pengoksidaan Swern, pengoksidaan Kornblum, pengoksidaan Parikh-Doering, pengoksidaan Pfitzner–Moffatt, dan sebagainya. Tindak balas ini mendapat banyak manfaat daripada penggunaanDMSOuntuk Tindak Balas Pengoksidaan Organik, menawarkan selektiviti dan keserasian yang lebih baik untuk substrat organik kompleks.
1. Pengoksidaan Swern
Sistem pengoksidaan suhu rendah (Dimetil Sulfoksida (DMSO) Gred Reagen/oksalil klorida/trietilamina) yang dibangunkan oleh Daniel Swern dan rakan-rakannya pada tahun 1978 boleh dipanggil penjaga "" bagi substrat sensitif.
Tindak balas biasanya dijalankan pada suhu -78°C. Pertama, dimetil sulfoksida DMSO bertindak balas dengan oksalil klorida untuk membentuk dimetil klorosulfonium klorida, yang kemudiannya bertindak balas dengan alkohol untuk membentuk ion alkoksisulfonium. Selepas rawatan alkali, sulfonium ilida terurai untuk menghasilkan aldehid dan keton. Kelebihan tindak balas ini ialah keadaannya ringan dan pembentukan peroksida dapat dielakkan. Ia amat sesuai untuk pengoksidaan alkohol yang mengandungi kumpulan sensitif asid atau sensitif haba, seperti transformasi alkohol kitaran kompleks dalam sintesis produk semula jadi.
2. Pengoksidaan Pfitzner–Moffatt
Pada tahun 1963, Moffatt dan pelajarnya Pfitzner mendapati bahawa kombinasi Pelarut/DCC DMSO Gred Farmaseutikal boleh digunakan untuk pengoksidaan alkohol di bawah keadaan berasid lemah. Laluan tindak balas adalah seperti berikut: Pertama, DCC terprotonasi mengaktifkan dimetil sulfoksida DMSO untuk menghasilkan perantaraan aktif; kedua, perantaraan bertindak balas dengan alkohol untuk membentuk alkoksisulfonium ilida, dan akhirnya membebaskan N,N-disikloheksilurea (DCU) sebagai hasil sampingan.
Keadaan tindak balas adalah ringan dan sesuai untuk substrat alkohol yang sensitif. Ia mempunyai ciri-ciri hasil yang tinggi, operasi yang mudah, kos rendah dan keserasian dengan kebanyakan kumpulan berfungsi. Walau bagaimanapun, alkohol tertiari yang tidak dilindungi mudah disingkirkan. Satu lagi kelemahan ialah hasil sampingan dialkil urea dan DCC yang berlebihan sukar untuk disingkirkan sepenuhnya.
Petua | Bagaimana untuk membuang hasil sampingan disikloheksil urea (DCU) yang dihasilkan oleh tindak balas DCC?
3. Pengoksidaan Albright–Goldman
Tindak balas alkohol pengoksidaan kepada aldehid dan keton dengan asid asetik anhidrus (anhidrida asetik) dan Gred Reagen Dimetil Sulfoksida (DMSO) sebagai pengaktif pertama kali diperkenalkan secara sistematik oleh Albright dan Goldman pada tahun 1965. Disebabkan oleh keupayaan pengaktifan anhidrida asetik yang lemah, masa tindak balas secara amnya panjang.
Kelebihan tindak balas ini ialah ia boleh dijalankan pada suhu bilik dan mudah diproses selepasnya, terutamanya untuk pengoksidaan alkohol dengan halangan sterik yang besar. Kelemahannya ialah bagi kumpulan hidroksil dengan halangan sterik yang kecil, asetilasi dan pembentukan metiltiometil eter mungkin berlaku sebagai tindak balas sampingan.
4. Parikh–Doering Pengoksidaan
Tindak balas penukaran alkohol primer dan sekunder kepada aldehid dan keton yang sepadan menggunakanDMSOuntuk Tindak Balas Pengoksidaan Organik, kompleks sulfur trioksida-piridina pepejal sebagai pengaktif, dan trietilamina sebagai bes pertama kali dilaporkan oleh Parikh dan Doering pada tahun 1967.
Laluan tindak balas: Pertama, dimetil sulfoksida DMSO dan sulfur trioksida ditambah pada suhu 0°C atau suhu bilik; kemudian ia diserang oleh alkohol untuk membentuk perantaraan ion alkoksisulfonium utama. Perantaraan tersebut kemudiannya dinyahprotonasi oleh bes untuk mendapatkan sulfur ilida yang sepadan, yang melalui keadaan peralihan cincin lima anggota dan melepaskan dimetil sulfida, menghasilkan aldehid dan keton.