常见的几种活化DMSO氧化醇制备醛酮的方法

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1959年,Nace和Monagle报道了利用亚砜和有机卤代物反应制备醛酮的方法,在文章中他们提出了一种活性锍盐中间体【J. Org. Chem. 1959, 24, 1792】。1963年,Moffatt和Pfitzner报道了在室温条件下,醇溶于干燥DMSO,加入DCC,在弱酸性条件下,可以将醇氧化为相应的醛酮【 J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 3027】。此类氧化反应可以用于氧化相对敏感的底物,并且不容易有过氧化现象。后来各种活化DMSO的试剂被发现,如Ac2O, P2O5, SO3·Py, TFAA,其中应用最广泛的是(COCl)2 (Swern氧化反应)【J. Org. Chem. 1978, 43, 2480】


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一、Swern氧化反应

利用草酰氯,DMSO和三乙胺将醇氧化为相应的羰基化合物的反应。在1976年,swern 等发现-50℃下在二氯甲烷中用三氟乙酸酐处理DMSO可以得到三氟乙酰氧二甲硫鎓三氟乙酸盐,这种盐加入三乙胺后可以迅速氧化伯醇和仲醇得到相应的醛酮。



二、Parikh–Doering氧化

以二甲亚砜为氧化剂,固体三氧化硫-吡啶络合物为活化剂,三乙胺为碱而将伯醇和仲醇转化为相应的醛酮。在常温条件下,DMSO 和 SO3-pyridine混合,和有机碱(如三乙胺和吡啶)反应生成的中间体可以快速氧化伯醇和仲醇生成醛或酮,且收率较高。可有效的氧化烯丙醇类化合物为 a , ß-不饱和羰基化合物。还可以用来氧化生物碱类的醇化合物为酮类化合物。DMSO-SO3-pyridine试剂还用来氧化部分乙酰化的糖类化合物,得到新的不饱和的糖类化合物。



三、Pfitzner-Moffatt氧化反应

通过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。



四、Albright–Goldman氧化反应

乙酸酐和DMSO作为活化剂的将醇氧化为醛酮的反应。Albright, J. D.和Goldman, L. 在1965年首先系统的介绍了此反应。【J. Am. Chem. Soc. 1965, 87, 4214】。反应也可在在室温下进行,延长反应时间至12-24小时。此方法不是很好的氧化醇为醛酮的方法,基本可以用Swern氧化反应代替,该反应特别对立体位阻较大的醇的氧化效果较好。


五、Albright–Onodera氧化(P2O5作为活化试剂)

P2O5作为活化试剂活化DMSO将醇氧化为醛酮的反应。此反应在室温下干燥DCM中进行,反应生成的副产物水溶性极好后处理方便。

此方法应用较少,对于大多数氧化试剂不能起效时,可以考虑此方法;或者此方法在一些底物上明显优于其他氧化剂时也可以使用。缩醛,TBS, β-内酯,烯烃在此反应条件下稳定。

操作方法:
2 equiv. of dry DMSO and 1.8 equiv. of P2O5 are sequentially added over a stirred ca. 0.2 M solution of 1 equiv. of the starting alcohol in dry DCM, kept over an ice-water bath and under a blanket of an inert gas. The reaction mixture is allowed to react at room temperature till a TLC analysis shows no starting compound. The reaction mixture is cooled again on an ice-water bath and 3.5 equivalents of Et3N are slowly added. After about 0.5 h, 10% aqueous HCl is added, and the resulting mixture is extracted with DCM. The organic phase is washed with brine, dried with MgSO4 and concentrated, giving a residue that may need further purification.
反应实例

common oxidation reagents, Yue Xu, SundiaMeditech



六、其他活性硫化物氧化方法


Corey-Kim氧化反应

醇在N-氯代丁二酰亚胺(NCS)和二甲硫醚(Me2S,DMS)的作用下,再经碱处理可得相应的醛酮的反应。反应条件温和,适用于很多敏感底物,反应有显著的溶剂效应,一般是在甲苯中进行,用极性更大的溶剂如二氯甲烷/二甲亚砜会导致副产物甲硫醚ROCH2SCH3 的产生。


Mukaiyama氧化反应

常用的几个氧化反应中Swern氧化虽说副反应少实用性高,但是必须要低温无水的条件,而且反应中同时生成有毒的一氧化碳和有恶臭的二甲硫醚另外,Dess-Martin试剂等作为代表的高价碘试剂虽说没有这些问题,但是其存在潜在的爆炸性
此方法利用苯基次磺酰胺、克服了以上所述的难点,是最新型的氧化反应中的一种。试剂在室温下可以方便操作,并且反应条件很温和(室温,弱碱性)。


Kornblum氧化反应

1957年,N. Kornblum及其团队发现将活化的苄基伯溴代物和芳基酮的α-溴代物等底物溶于DMSO中可以被氧化为相应的醛和苯基二羰基化合物。此方法的缺点是:苯环上没有吸电子基团的苄溴产率很低,而地活性的卤代物,如脂肪烷基卤代烷不发生反应。很快他们发现,将低活性的卤代烷转化为活性更高的对甲苯磺酸酯,在碱(如碳酸钠)存在的热的DMSO中能迅速发生氧化。利用DMSO作为氧化剂将卤代烷氧化为相应的羰基化合物的反应被称为Kornblum氧化。


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