DMSO'nun organik sentezde "oksitleyici" olarak kullanımı!
oksidasyon süreciDimetil Sülfoksit (DMSO) Reaktif SınıfıKlasik elektrofilik aktivasyon-nükleofilik katılma-eliminasyon yolunu izler: İlk olarak, elektrofilik reaktifler (oksalil klorür, DCC, kükürt trioksit-piridin kompleksi gibi) dimetil sülfoksitin (DMSO) kükürt-oksijen çift bağına bağlanır, oksijen atomunu aktive ederek ayrılmasını kolaylaştırır ve anahtar ara ürün sülfonyum katyonunu oluşturur. Daha sonra, substrat (alkol hidroksil grubu veya halojenli hidrokarbon gibi) kükürt atomuna saldırarak bir alkoksisülfonyum iyonu oluşturur. Son olarak, bazın etkisi altında deprotonasyon gerçekleşerek bir kükürt ylid ara ürünü oluşur; bu da beş üyeli bir halka geçiş durumu yoluyla dimetil sülfürü serbest bırakır ve substrat, aldehitler ve ketonlar gibi karbonil bileşiklerine oksitlenir.
Bu işlem, geleneksel oksitleyicilerin (örneğin Cr⁶⁺, MnO₂) güçlü aşındırıcılığından kaçınır ve hassas fonksiyonel gruplar için hafif bir reaksiyon ortamı sağlar. Alkollerin, halojenürlerin ve ağır bağların oksidasyon reaksiyonlarını mümkün kılar; örneğin Swern oksidasyonu, Kornblum oksidasyonu, Parikh-Doering oksidasyonu, Pfitzner-Moffatt oksidasyonu vb. Bu reaksiyonlar, bu yöntemin kullanımından büyük ölçüde fayda sağlar.DMSOOrganik oksidasyon reaksiyonları için, karmaşık organik substratlar için daha iyi seçicilik ve uyumluluk sunar.
1. Swern Oksidasyonu
Daniel Swern ve meslektaşları tarafından 1978'de geliştirilen düşük sıcaklık oksidasyon sistemi (Dimetil Sülfoksit (DMSO) Reaktif Sınıfı/oksalil klorür/trietilamin), hassas substratların koruyucusu olarak adlandırılabilir.
Reaksiyon genellikle -78°C'de gerçekleştirilir. İlk olarak, dimetil sülfoksit (DMSO) oksalil klorür ile reaksiyona girerek dimetil klorosülfonyum klorür oluşturur; bu da daha sonra alkolle reaksiyona girerek alkoksisülfonyum iyonları oluşturur. Alkali işlemden sonra, sülfonyum ylidi aldehit ve ketonlar oluşturmak üzere ayrışır. Bu reaksiyonun avantajı, koşulların hafif olması ve peroksit oluşumunun önlenebilmesidir. Özellikle asit veya ısıya duyarlı gruplar içeren alkollerin oksidasyonu için uygundur; örneğin, doğal ürün sentezinde karmaşık siklik alkollerin dönüşümü gibi.
2. Pfitzner-Moffatt Oksidasyonu
1963 yılında Moffatt ve öğrencisi Pfitzner, farmasötik kalitede DMSO çözücü/DCC kombinasyonunun zayıf asidik koşullar altında alkollerin oksidasyonu için kullanılabileceğini keşfetti. Reaksiyon yolu şu şekildedir: İlk olarak, protonlanmış DCC, aktif bir ara ürün oluşturmak için dimetil sülfoksit DMSO'yu aktive eder; ikinci olarak, ara ürün alkolle reaksiyona girerek bir alkoksisülfonyum ylidi oluşturur ve son olarak yan ürün olarak N,N-disikloheksilüre (DCU) açığa çıkarır.
Reaksiyon koşulları hafiftir ve hassas alkol substratları için uygundur. Yüksek verim, basit işlem, düşük maliyet ve çoğu fonksiyonel grupla uyumluluk özelliklerine sahiptir. Bununla birlikte, korumasız tersiyer alkoller eliminasyona eğilimlidir. Bir diğer dezavantajı ise yan ürün dialkil üre ve fazla DCC'nin tamamen uzaklaştırılmasının zor olmasıdır.
İpuçları | DCC reaksiyonu sonucu oluşan disikloheksil üre (DCU) yan ürününü nasıl uzaklaştırabilirsiniz?
3. Albright-Goldman Oksidasyonu
Alkollerin susuz asetik asit (asetik anhidrit) ve Dimetil Sülfoksit (DMSO) reaktif sınıfı aktivatörleri kullanılarak aldehitlere ve ketonlara oksitlenmesi reaksiyonu ilk olarak 1965 yılında Albright ve Goldman tarafından sistematik olarak tanıtılmıştır. Asetik anhidritin zayıf aktivasyon yeteneği nedeniyle, reaksiyon süresi genellikle uzundur.
Bu reaksiyonun avantajı, oda sıcaklığında gerçekleştirilebilmesi ve özellikle büyük sterik engeli olan alkollerin oksidasyonu için işlem sonrası aşamasının kolay olmasıdır. Dezavantajı ise, küçük sterik engeli olan hidroksil grupları için yan reaksiyon olarak asetilasyon ve metiltiyometil eter oluşumunun meydana gelebilmesidir.
4. Parikh-Doering Oksidasyonu
Birincil ve ikincil alkollerin karşılık gelen aldehitlere ve ketonlara dönüştürülmesi reaksiyonuDMSOOrganik oksidasyon reaksiyonları için, aktivatör olarak katı kükürt trioksit-piridin kompleksi ve baz olarak trietilamin kullanımı ilk olarak 1967'de Parikh ve Doering tarafından rapor edilmiştir.
Reaksiyon yolu: İlk olarak, dimetil sülfoksit (DMSO) ve kükürt trioksit 0°C'de veya oda sıcaklığında eklenir; daha sonra alkol tarafından saldırıya uğrayarak önemli bir alkoksisülfonyum iyonu ara ürünü oluşturur. Ara ürün daha sonra baz tarafından deprotonize edilerek karşılık gelen kükürt ylidi elde edilir; bu ylid beş üyeli bir halka geçiş durumundan geçer ve dimetil sülfür salarak aldehitler ve ketonlar oluşturur.