استخدام ثنائي ميثيل سلفوكسيد كـ "مؤكسد" في التركيب العضوي!

عملية أكسدةدرجة كاشف ثنائي ميثيل سلفوكسيد (ثنائي ميثيل سلفوكسيد)يتبع هذا المسار الكلاسيكي للتنشيط المُحب للإلكترونات - الإضافة المُحبّة للنواة - الإزالة (دي دي اتش): أولًا، ترتبط الكواشف المُحبّة للإلكترونات (مثل كلوريد الأكساليل، دي سي سي، مُركّب ثلاثي أكسيد الكبريت-بيريدين) بالرابطة المزدوجة بين الكبريت والأكسجين في ثنائي ميثيل سلفوكسيد ثنائي ميثيل سلفوكسيد، مما يُنشّط ذرة الأكسجين لتسهيل خروجها، ويُولّد كاتيون السلفونيوم الوسيط الرئيسي. بعد ذلك، تُهاجم المادة الأساسية (مثل مجموعة هيدروكسيل الكحول أو الهيدروكربون المُهلجنة) ذرة الكبريت مُشكّلةً أيون ألكوكسي سلفونيوم. وأخيرًا، تحدث عملية نزع البروتون تحت تأثير القاعدة لتوليد وسيط يليد الكبريت، الذي يُطلق ثنائي ميثيل كبريتيد عبر حالة انتقالية حلقية خماسية الأعضاء، وتتأكسد المادة الأساسية إلى مركبات كربونيل مثل الألدهيدات والكيتونات.

تتجنب هذه العملية التآكل الشديد للمؤكسدات التقليدية (مثل كر⁶+ وMnO₂) وتوفر بيئة تفاعل معتدلة للمجموعات الوظيفية الحساسة. كما تُمكّن من تفاعلات أكسدة الكحولات والهاليدات والروابط الثقيلة، مثل أكسدة سويرن، وأكسدة كورنبلوم، وأكسدة باريك-دورينج، وأكسدة فيتزنر-موفات، وغيرها. وتستفيد هذه التفاعلات بشكل كبير من استخدامثنائي ميثيل سلفوكسيد لتفاعلات الأكسدة العضوية، مما يوفر انتقائية وتوافقًا أفضل للركائز العضوية المعقدة.

1. أكسدة سويرن

نظام الأكسدة منخفضة الحرارة (درجة كاشف ثنائي ميثيل سلفوكسيد (ثنائي ميثيل سلفوكسيد)يمكن تسمية المركب الكيميائي (كلوريد الأوكساليل/ثلاثي إيثيل أمين) الذي طوره دانييل سويرن وزملاؤه في عام 1978 بـ "guardian" للركائز الحساسة.

يُجرى التفاعل عادةً عند درجة حرارة -78 درجة مئوية. أولًا، يتفاعل ثنائي ميثيل سلفوكسيد (ثنائي ميثيل سلفوكسيد) مع كلوريد الأوكساليل لتكوين كلوريد ثنائي ميثيل كلورو سلفونيوم، والذي يتفاعل بدوره مع الكحول لتكوين أيونات ألكوكسي سلفونيوم. بعد المعالجة القلوية، يتحلل ايليد السلفونيوم لإنتاج الألدهيدات والكيتونات. ميزة هذا التفاعل هي أن الظروف معتدلة، ويمكن تجنب تكوين البيروكسيد. وهو مناسب بشكل خاص لأكسدة الكحولات التي تحتوي على مجموعات حساسة للأحماض أو الحرارة، مثل تحويل الكحولات الحلقية المعقدة في تخليق المنتجات الطبيعية.

2. أكسدة فيتزنر-موفات

في عام 1963، اكتشف موفات وتلميذه فيتزنر أنمذيب ثنائي ميثيل سلفوكسيد من الدرجة الصيدلانيةيمكن استخدام مركب دي سي سي/دي سي سي لأكسدة الكحولات في ظل ظروف حمضية ضعيفة. مسار التفاعل كالتالي: أولًا، يُنشّط دي سي سي المُبرتون ثنائي ميثيل سلفوكسيد (ثنائي ميثيل سلفوكسيد) لتوليد وسيط نشط؛ ثانيًا، يتفاعل الوسيط مع الكحول لتكوين يليد ألكوكسي سلفونيوم، وأخيرًا يُطلق N,N-ثنائي سيكلوهكسيل يوريا (دي سي يو) كناتج ثانوي.

ظروف التفاعل معتدلة ومناسبة لركائز الكحول الحساسة. يتميز هذا المنتج بارتفاع الإنتاجية، وسهولة التشغيل، وانخفاض التكلفة، والتوافق مع معظم المجموعات الوظيفية. ومع ذلك، فإن الكحولات الثلاثية غير المحمية عرضة للإزالة. ومن عيوبه أيضًا صعوبة إزالة المنتج الثانوي، وهو ثنائي ألكيل اليوريا، والكمية الزائدة من ثنائي كلورو ثنائي كلورايد.

نصائح | كيفية إزالة المنتج الثانوي ديسيكلوهكسيل اليوريا (دي سي يو) الناتج عن تفاعل دي سي سي؟

3. أكسدة أولبرايت-غولدمان

تفاعل الكحولات المؤكسدة للألدهيدات والكيتونات مع حمض الأسيتيك اللامائي (أنهيدريد الأسيتيك) ودرجة كاشف ثنائي ميثيل سلفوكسيد (ثنائي ميثيل سلفوكسيد)تم تقديم استخدام أنهدريد الأسيتيك كمنشطات لأول مرة بشكل منهجي من قبل ألبرايت وجولدمان في عام 1965. ونظرًا لضعف قدرة أنهدريد الأسيتيك على التنشيط، فإن وقت التفاعل يكون طويلًا بشكل عام.

ميزة هذا التفاعل هي إمكانية إجرائه في درجة حرارة الغرفة وسهولة معالجته لاحقًا، خاصةً لأكسدة الكحولات ذات العائق الفراغي الكبير. أما عيبه فهو أنه في حالة مجموعات الهيدروكسيل ذات العائق الفراغي الصغير، قد يحدث أستلة وتكوين ميثيل ثيو ميثيل إيثر كتفاعلات جانبية.

4. أكسدة باريك-دورينج

تفاعل تحويل الكحولات الأولية والثانوية إلى ألدهيدات وكيتونات مقابلة باستخدامثنائي ميثيل سلفوكسيد لتفاعلات الأكسدة العضويةتم الإبلاغ لأول مرة عن مركب ثلاثي أكسيد الكبريت الصلب - البيريدين كمنشط، وثلاثي إيثيل أمين كقاعدة بواسطة باريخ ودورينج في عام 1967.

مسار التفاعل: أولًا، يُضاف ثنائي ميثيل سلفوكسيد (ثنائي ميثيل سلفوكسيد) وثلاثي أكسيد الكبريت عند درجة حرارة 0 درجة مئوية أو درجة حرارة الغرفة؛ ثم يُضاف الكحول لتكوين وسيط أيوني ألكوكسي سلفونيوم رئيسي. بعد ذلك، تُنزع بروتونات الوسيط بواسطة القاعدة للحصول على أيد الكبريت المقابل، والذي يمر عبر حالة انتقالية خماسية الأطراف ويُطلق ثنائي ميثيل كبريتيد، مُنتجًا الألدهيدات والكيتونات.