Application du DMSO comme « oxydant » en synthèse organique !
Le processus d'oxydation deDiméthylsulfoxyde (DMSO) de qualité réactifLa réaction suit le mécanisme classique d'activation électrophile – addition nucléophile – élimination : tout d'abord, des réactifs électrophiles (tels que le chlorure d'oxalyle, le DCC, le complexe trioxyde de soufre-pyridine) se lient à la double liaison soufre-oxygène du diméthylsulfoxyde (DMSO), activent l'atome d'oxygène pour faciliter son départ et génèrent le cation sulfonium, intermédiaire clé. Ensuite, le substrat (tel qu'un groupe hydroxyle d'alcool ou un hydrocarbure halogéné) attaque l'atome de soufre pour former un ion alcoxysulfonium. Enfin, la déprotonation, sous l'action d'une base, génère un ylure de soufre intermédiaire, qui libère du sulfure de diméthyle via un état de transition cyclique à cinq chaînons. Le substrat est alors oxydé en composés carbonylés tels que des aldéhydes et des cétones.
Ce procédé évite la forte corrosivité des oxydants traditionnels (tels que Cr⁶+, MnO₂) et offre un environnement réactionnel doux pour les groupements fonctionnels sensibles. Il permet les réactions d'oxydation des alcools, des halogénures et des liaisons lourdes, telles que l'oxydation de Swern, l'oxydation de Kornblum, l'oxydation de Parikh-Doering, l'oxydation de Pfitzner-Moffatt, etc. Ces réactions bénéficient grandement de son utilisation.DMSOpour les réactions d'oxydation organique, offrant une meilleure sélectivité et une meilleure compatibilité pour les substrats organiques complexes.
1. Oxydation de Swern
Le système d'oxydation à basse température (diméthylsulfoxyde (DMSO) de qualité réactif/chlorure d'oxalyle/triéthylamine) développé par Daniel Swern et ses collègues en 1978 peut être appelé le "guardian" des substrats sensibles.
La réaction est généralement effectuée à -78 °C. Le diméthylsulfoxyde (DMSO) réagit d'abord avec le chlorure d'oxalyle pour former le chlorure de diméthylchlorosulfonium, qui réagit ensuite avec l'alcool pour former des ions alcoxysulfonium. Après traitement alcalin, l'ylure de sulfonium se décompose pour donner des aldéhydes et des cétones. L'avantage de cette réaction réside dans ses conditions douces et l'absence de formation de peroxydes. Elle est particulièrement adaptée à l'oxydation d'alcools contenant des groupements sensibles aux acides ou à la chaleur, comme par exemple pour la transformation d'alcools cycliques complexes lors de la synthèse de produits naturels.
2. Oxydation Pfitzner – Moffatt
En 1963, Moffatt et son étudiant Pfitzner découvrirent que le mélange de DMSO de qualité pharmaceutique et de DCC pouvait être utilisé pour l'oxydation des alcools en milieu faiblement acide. Le mécanisme réactionnel est le suivant : premièrement, le DCC protoné active le diméthylsulfoxyde (DMSO) pour générer un intermédiaire actif ; deuxièmement, cet intermédiaire réagit avec l'alcool pour former un ylure d'alcoxysulfonium, et enfin, libère la N,N-dicyclohexylurée (DCU) comme sous-produit.
Les conditions de réaction sont douces et adaptées aux alcools sensibles. Ce procédé présente l'avantage d'un rendement élevé, d'une mise en œuvre simple, d'un faible coût et d'une compatibilité avec la plupart des groupes fonctionnels. Cependant, les alcools tertiaires non protégés sont sujets à l'élimination. Un autre inconvénient réside dans la difficulté d'éliminer complètement le dialkylurée, sous-produit de la réaction, ainsi que l'excès de DCC.
Conseils | Comment éliminer le sous-produit dicyclohexylurée (DCU) généré par la réaction du DCC ?
3. Oxydation d'Albright-Goldman
La réaction d'oxydation des alcools en aldéhydes et cétones avec l'acide acétique anhydre (anhydride acétique) et le diméthylsulfoxyde (DMSO) de qualité réactif comme activateurs a été introduite systématiquement pour la première fois par Albright et Goldman en 1965. En raison de la faible capacité d'activation de l'anhydride acétique, le temps de réaction est généralement long.
Cette réaction présente l'avantage de pouvoir être réalisée à température ambiante et se prête facilement à un post-traitement, notamment pour l'oxydation d'alcools fortement encombrés stériquement. En revanche, pour les groupes hydroxyle peu encombrés, une acétylation et la formation d'éther méthylthiométhylique peuvent survenir comme réactions secondaires.
4. Oxydation de Parikh-Doering
La réaction de conversion des alcools primaires et secondaires en aldéhydes et cétones correspondants à l'aide deDMSOPour les réactions d'oxydation organique, le complexe solide trioxyde de soufre-pyridine comme activateur et la triéthylamine comme base ont été décrits pour la première fois par Parikh et Doering en 1967.
Mécanisme réactionnel : On ajoute d’abord du diméthylsulfoxyde (DMSO) et du trioxyde de soufre à 0 °C ou à température ambiante. L’alcool réagit ensuite avec le composé formé pour créer un ion alcoxysulfonium intermédiaire. Cet intermédiaire est déprotoné par la base pour donner l’ylure de soufre correspondant, qui subit une transition cyclique à cinq chaînons et libère du sulfure de diméthyle, conduisant à la formation d’aldéhydes et de cétones.