¡Aplicación del DMSO como "oxidante" en síntesis orgánica!
El proceso de oxidación deDimetilsulfóxido (DMSO) de grado reactivoSigue la ruta clásica de "activación electrofílica–adición nucleofílica–eliminación": Primero, los reactivos electrófilos (como el cloruro de oxalilo, DCC, complejo de trióxido de azufre-piridina) se unen al doble enlace azufre-oxígeno del dimetilsulfóxido DMSO, activan el átomo de oxígeno para facilitar su salida y generan el catión sulfonio intermedio clave. Posteriormente, el sustrato (como el grupo hidroxilo de un alcohol o un hidrocarburo halogenado) ataca el átomo de azufre para formar un ion alcoxisulfonio. Finalmente, la desprotonación ocurre bajo la acción de la base para generar un intermedio iluro de azufre, que libera dimetilsulfuro a través de un estado de transición de anillo de cinco miembros, y el sustrato se oxida a compuestos carbonílicos como aldehídos y cetonas.
Este proceso evita la fuerte corrosividad de los oxidantes tradicionales (como Cr⁶+, MnO₂) y proporciona un entorno de reacción suave para grupos funcionales sensibles. Permite reacciones de oxidación de alcoholes, haluros y enlaces pesados, como la oxidación de Swern, la oxidación de Kornblum, la oxidación de Parikh-Doering, la oxidación de Pfitzner-Moffatt, etc. Estas reacciones se benefician enormemente del uso deDMSOPara reacciones de oxidación orgánica, ofreciendo una mejor selectividad y compatibilidad con sustratos orgánicos complejos.
1. Oxidación de Swern
El sistema de oxidación a baja temperatura (dimetilsulfóxido (DMSO) grado reactivo/cloruro de oxalilo/trietilamina) desarrollado por Daniel Swern y sus colegas en 1978 puede llamarse el guardián de los sustratos sensibles.
La reacción se suele llevar a cabo a -78 °C. Primero, el dimetilsulfóxido (DMSO) reacciona con cloruro de oxalilo para formar cloruro de dimetilclorosulfonio, que a su vez reacciona con alcohol para formar iones alcoxisulfonio. Tras el tratamiento alcalino, el iluro de sulfonio se descompone para producir aldehídos y cetonas. La ventaja de esta reacción radica en que las condiciones son suaves y se evita la formación de peróxidos. Es especialmente adecuada para la oxidación de alcoholes que contienen grupos sensibles a los ácidos o al calor, como la transformación de alcoholes cíclicos complejos en la síntesis de productos naturales.
2. Oxidación Pfitzner-Moffatt
En 1963, Moffatt y su estudiante Pfitzner descubrieron que la combinación de disolvente DMSO de grado farmacéutico y DCC puede utilizarse para la oxidación de alcoholes en condiciones ligeramente ácidas. La ruta de reacción es la siguiente: primero, el DCC protonado activa el dimetilsulfóxido (DMSO) para generar un intermedio activo; segundo, el intermedio reacciona con el alcohol para formar un iluro de alcoxisulfonio y, finalmente, libera N,N-diciclohexilurea (DCU) como subproducto.
Las condiciones de reacción son suaves y adecuadas para sustratos de alcohol sensibles. Presenta características como alto rendimiento, operación sencilla, bajo costo y compatibilidad con la mayoría de los grupos funcionales. Sin embargo, los alcoholes terciarios no protegidos son propensos a la eliminación. Otra desventaja es que el subproducto dialquilurea y el exceso de DCC son difíciles de eliminar por completo.
Consejos | ¿Cómo eliminar el subproducto diciclohexilurea (DCU) generado por la reacción del DCC?
3. Oxidación de Albright-Goldman
La reacción de oxidación de alcoholes a aldehídos y cetonas con ácido acético anhidro (anhídrido acético) y dimetilsulfóxido (DMSO) de grado reactivo como activadores fue introducida sistemáticamente por primera vez por Albright y Goldman en 1965. Debido a la débil capacidad de activación del anhídrido acético, el tiempo de reacción suele ser prolongado.
La ventaja de esta reacción radica en que puede llevarse a cabo a temperatura ambiente y es fácil de procesar posteriormente, especialmente para la oxidación de alcoholes con un impedimento estérico elevado. La desventaja es que, para grupos hidroxilo con un impedimento estérico reducido, pueden producirse reacciones secundarias como la acetilación y la formación de éter metiltiometílico.
4. Oxidación de Parikh-Doering
La reacción de conversión de alcoholes primarios y secundarios en aldehídos y cetonas correspondientes utilizandoDMSOPara las reacciones de oxidación orgánica, el uso de un complejo sólido de trióxido de azufre-piridina como activador y trietilamina como base fue descrito por primera vez por Parikh y Doering en 1967.
Ruta de reacción: Primero, se añaden dimetilsulfóxido (DMSO) y trióxido de azufre a 0 °C o temperatura ambiente; luego, el alcohol ataca a la mezcla para formar un intermedio clave de ion alcoxisulfonio. Este intermedio se desprotona mediante una base para obtener el iluro de azufre correspondiente, el cual pasa por un estado de transición de anillo de cinco miembros y libera dimetilsulfuro, generando aldehídos y cetonas.