Application du DMSO comme « oxydant » en synthèse organique !
Le processus d'oxydation deDiméthylsulfoxyde (DMSO) de qualité réactifsuit le chemin classique "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 sa sortie 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 se produit sous l'action de la base pour générer un intermédiaire ylure de soufre, qui libère du sulfure de diméthyle via un état de transition cyclique à cinq chaînons, et le substrat est oxydé en composés carbonylés tels que les aldéhydes et les cétones.
Ce procédé évite la forte corrosivité des oxydants traditionnels (tels que Cr⁶+, MnO₂) et offre un environnement réactionnel doux pour les groupes fonctionnels sensibles. Il permet des réactions d'oxydation d'alcools, d'halogénures et de 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 l'utilisation deDMSO pour les réactions d'oxydation organique, offrant une meilleure sélectivité et 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 s'effectue généralement à -78 °C. Le diméthylsulfoxyde DMSO réagit d'abord avec le chlorure d'oxalyle pour former du 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 est que les conditions sont douces et permettent d'éviter la formation de peroxydes. Elle est particulièrement adaptée à l'oxydation d'alcools contenant des groupes sensibles aux acides ou à la chaleur, comme la transformation d'alcools cycliques complexes dans la synthèse de produits naturels.
2. Oxydation Pfitzner – Moffatt
En 1963, Moffatt et son étudiant Pfitzner ont découvert que leSolvant DMSO de qualité pharmaceutiqueLa combinaison /DCC peut être utilisée pour l'oxydation des alcools en conditions faiblement acides. La réaction est la suivante : d'abord, le DCC protoné active le diméthylsulfoxyde DMSO pour générer un intermédiaire actif ; ensuite, cet intermédiaire réagit avec l'alcool pour former un ylure d'alcoxysulfonium, et enfin libère de la N,N-dicyclohexylurée (DCU) comme sous-produit.
Les conditions de réaction sont douces et adaptées aux substrats alcooliques sensibles. Ce procédé se caractérise par un rendement élevé, une mise en œuvre simple, un faible coût et une compatibilité avec la plupart des groupes fonctionnels. Cependant, les alcools tertiaires non protégés sont sujets à l'élimination. Un autre inconvénient est la difficulté d'éliminer complètement la dialkylurée et l'excès de DCC, sous-produits.
Conseils | Comment éliminer le sous-produit dicyclohexylurée (DCU) généré par la réaction du DCC ?
3. Oxydation d'Albright-Goldman
La réaction des alcools oxydants en aldéhydes et cétones avec l'acide acétique anhydre (anhydride acétique) etDiméthylsulfoxyde (DMSO) de qualité réactifL'utilisation d'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.
L'avantage de cette réaction est qu'elle peut être réalisée à température ambiante et qu'elle est facile à post-traiter, notamment pour l'oxydation d'alcools à encombrement stérique important. L'inconvénient est que, pour les groupes hydroxyles à faible encombrement stérique, une acétylation et la formation d'éther méthylthiométhylique peuvent se produire comme réactions secondaires.
4. Oxydation de Parikh-Doering
La réaction de conversion des alcools primaires et secondaires en aldéhydes et cétones correspondants en utilisantDMSO pour les réactions d'oxydation organiqueLe complexe solide de trioxyde de soufre-pyridine comme activateur et de triéthylamine comme base a été rapporté pour la première fois par Parikh et Doering en 1967.
Voie réactionnelle : On ajoute d'abord du diméthylsulfoxyde (DMSO) et du trioxyde de soufre à 0 °C ou à température ambiante ; le tout est ensuite attaqué par l'alcool pour former un intermédiaire clé, l'ion alcoxysulfonium. Cet intermédiaire est ensuite déprotoné par la base pour obtenir l'ylure de soufre correspondant, qui passe par un état de transition cyclique à cinq chaînons et libère du diméthylsulfure, donnant naissance à des aldéhydes et des cétones.