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DMSO参与的醇的氧化—有机反应机理系列55

 合成化学与机理 2021-12-21

基于共振理论,二甲亚砜的氧上带有更多的负电荷,因此二甲亚砜的氧具有很强的亲核性。二甲亚砜可与各种亲电试剂反应生成活性锍盐(sulfonium salt),其可以与醇反应生成烷氧基锍盐。

1 Swern氧化

1976年,D Swern发现三氟乙酸酐(TFAA)能在-50 ℃下活化DMSO氧化醇为醛酮。1978年又发现草酰氯(Oxalyl chloride)作为活化剂较TFAA更有效。

中间体的Pummerer重排

三氟乙酸酐与DMSO形成的锍盐可以与三氟乙酸根发生β-消除反应

Swern氧化的特点

(1)无溶剂易爆炸!!!常在二氯甲烷中反应。

(2)低温反应(-78℃)。

(3)TFAA作活化剂 -30℃以上会发生Pummerer重排。

(4)DMSO与草酰氯的起始加成物在-60℃以上不稳定。

(5)二甲亚砜会生成二甲硫醚有恶臭,需要使用过量的DMSO成本高、毒性大。

2 Pfitzner-Moffatt氧化

通过二环己基碳二亚胺DCC)和DMSO氧化醇得到醛酮的反应,也被称为Pfitzner-Moffatt氧化。反应中常常加入布朗斯特酸催化反应反应。与斯温氧化或Parikh-Doering氧化所不同的是,活性因子分子体积较大而容易受到空间位阻的影响。

利用到这一特点,反应能够选择性氧化空间位阻较小的醇。另外,室温条件下反应能够进行也是其一大优点。作为副产物生成的尿素比较难除去,以及副反应硫醚化较容易发生也是反应的一个不足之处。

Pfitzner-Moffatt氧化反应特点:

(1)DMSO的活化剂DCC需过量(3倍以上),后处理时加草酸可除去过量的DCC。

(2)反应必须有中等强度的酸催化,如H3PO4,二氯乙酸,强酸吡啶盐等,强酸对反应有阻碍作用。

(3)副产物二环己基脲较难除去,用水溶性的碳二亚胺替代DCC可克服这一问题。

其反应机理包括以下几步:1DMSO被质子化的二烷基碳二酰亚胺活化;2、醇的活化和烷氧基硫叶立德的生成;3、烷氧基硫叶立德的内部重排生成相应的醛酮和副产物二烷基脲。所有的活性DMSO的氧化中,硫叶立德都是必要的中间体。

Pfitzner-Moffatt氧化反应操作

将二环己基碳二亚胺(DCC)溶于DMSO中,然后加入醇和催化酸(磷酸,三氟乙酸,吡啶-磷酸等)进行反应。

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