استخدام ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) كعامل مؤكسد في التخليق العضوي!
عملية أكسدةثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) بدرجة نقاء كاشفتتبع هذه العملية المسار الكلاسيكي للتنشيط الإلكتروفيلي - الإضافة النيوكليوفيلية - الإزالة: أولًا، ترتبط الكواشف الإلكتروفيلية (مثل كلوريد الأوكساليل، وDCC، ومركب ثالث أكسيد الكبريت-البيريدين) بالرابطة المزدوجة بين الكبريت والأكسجين في ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO)، مما يُنشط ذرة الأكسجين لتسهيل انفصالها، ويُنتج كاتيون السلفونيوم الوسيط الرئيسي. بعد ذلك، يهاجم الركيزة (مثل مجموعة الهيدروكسيل في الكحول أو الهيدروكربون المهلجن) ذرة الكبريت لتكوين أيون ألكوكسي سلفونيوم. أخيرًا، يحدث نزع بروتون بفعل القاعدة لتكوين وسيط إيليد الكبريت، الذي يُحرر ثنائي ميثيل الكبريتيد من خلال حالة انتقالية حلقية خماسية، وتتأكسد الركيزة إلى مركبات كربونيلية مثل الألدهيدات والكيتونات.
تتجنب هذه العملية التآكل الشديد للمؤكسدات التقليدية (مثل Cr⁶⁺ وMnO₂) وتوفر بيئة تفاعل معتدلة للمجموعات الوظيفية الحساسة. وهي تُمكّن من تفاعلات أكسدة الكحولات والهاليدات والروابط الثقيلة، مثل أكسدة سويرن، وأكسدة كورنبلوم، وأكسدة باريك-دورينغ، وأكسدة فيتزنر-موفات، وغيرها. وتستفيد هذه التفاعلات بشكل كبير من استخدامDMSOلتفاعلات الأكسدة العضوية، مما يوفر انتقائية وتوافقًا أفضل للركائز العضوية المعقدة.
1. أكسدة سويرن
يمكن تسمية نظام الأكسدة بدرجة الحرارة المنخفضة (ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) من الدرجة الكيميائية / كلوريد الأوكساليل / ثلاثي إيثيل أمين) الذي طوره دانيال سويرن وزملاؤه في عام 1978 بـ "guardian" للركائز الحساسة.
يُجرى التفاعل عادةً عند درجة حرارة -78 درجة مئوية. في البداية، يتفاعل ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) مع كلوريد الأوكساليل لتكوين كلوريد ثنائي ميثيل كلوروسلفونيوم، والذي يتفاعل بدوره مع الكحول لتكوين أيونات ألكوكسيسلفونيوم. بعد المعالجة القلوية، يتحلل إيليد السلفونيوم لإنتاج الألدهيدات والكيتونات. تتميز هذه العملية بأن ظروفها معتدلة ويمكن تجنب تكوين البيروكسيدات. وهي مناسبة 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 وطالبه فيتزنر أن مزيج مذيب ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) من الدرجة الصيدلانية مع ثنائي سيكلوهكسيل كاربودي إيميد (DCC) يُمكن استخدامه لأكسدة الكحولات في ظروف حمضية ضعيفة. وتتلخص آلية التفاعل فيما يلي: أولًا، يُنشط ثنائي سيكلوهكسيل كاربودي إيميد (DCC) المُبرتَن ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) لتكوين وسيط نشط؛ ثانيًا، يتفاعل هذا الوسيط مع الكحول لتكوين إيليد ألكوكسي سلفونيوم، وأخيرًا يُطلق ثنائي سيكلوهكسيل يوريا (DCU) كمنتج ثانوي.
تتميز ظروف التفاعل بأنها معتدلة ومناسبة للكحولات الحساسة. كما أنها تتميز بإنتاجية عالية، وسهولة في التنفيذ، وتكلفة منخفضة، وتوافق مع معظم المجموعات الوظيفية. مع ذلك، فإن الكحولات الثالثية غير المحمية عرضة للتفاعلات الحذفية. ومن عيوبها الأخرى صعوبة إزالة اليوريا ثنائية الألكيل الناتجة كمنتج ثانوي، بالإضافة إلى فائض ثنائي سيكلوهكسيل كاربودي إيميد (DCC).
نصائح | كيفية إزالة منتج ثنائي سيكلوهكسيل اليوريا (DCU) الناتج عن تفاعل DCC؟
3. أكسدة أولبرايت-غولدمان
تم تقديم تفاعل أكسدة الكحولات إلى الألدهيدات والكيتونات باستخدام حمض الأسيتيك اللامائي (أنهيدريد الأسيتيك) وثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) بدرجة نقاء عالية كمنشطات بشكل منهجي لأول مرة من قبل ألبريت وجولدمان في عام 1965. ونظرًا لقدرة التنشيط الضعيفة لأنهيدريد الأسيتيك، فإن وقت التفاعل يكون طويلًا بشكل عام.
تتميز هذه العملية بإمكانية إجرائها في درجة حرارة الغرفة وسهولة معالجتها لاحقًا، لا سيما لأكسدة الكحولات ذات الإعاقة الفراغية الكبيرة. أما عيبها، فيكمن في أنه بالنسبة لمجموعات الهيدروكسيل ذات الإعاقة الفراغية الصغيرة، قد تحدث تفاعلات جانبية مثل الأسيتلة وتكوين إيثر ميثيل ثيوميثيل.
4. أكسدة باريك-دورينغ
تفاعل تحويل الكحولات الأولية والثانوية إلى الألدهيدات والكيتونات المقابلة باستخدامDMSOبالنسبة لتفاعلات الأكسدة العضوية، تم الإبلاغ لأول مرة عن مركب ثلاثي أكسيد الكبريت الصلب والبيريدين كمنشط، وثلاثي إيثيل أمين كقاعدة بواسطة باريك ودورينج في عام 1967.
مسار التفاعل: أولًا، يُضاف ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) وثالث أكسيد الكبريت عند درجة حرارة 0 مئوية أو درجة حرارة الغرفة؛ ثم يتفاعل مع الكحول لتكوين أيون ألكوكسي سلفونيوم وسيط رئيسي. بعد ذلك، يُنزع بروتون من هذا الوسيط بواسطة القاعدة للحصول على إيليد الكبريت المقابل، والذي يمر بحالة انتقالية حلقية خماسية ويُطلق ثنائي ميثيل كبريتيد، مُنتجًا الألدهيدات والكيتونات.