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Oxidación de Swern

En química orgánica , la oxidación de Swern, también conocida como oxidación de Moffatt-Swern , nombrada en honor a Daniel Swern , es una reacción química mediante la cual un al...

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En química orgánica , la oxidación de Swern, también conocida como oxidación de Moffatt-Swern , nombrada en honor a Daniel Swern , es una reacción química mediante la cual un alcohol primario o secundario ( −OH ) se oxida a un aldehído ( −CH=O ) o una cetona ( >C=O ) utilizando cloruro de oxalilo , dimetilsulfóxido (DMSO) y una base orgánica , como la trietilamina . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Es una de las muchas reacciones de oxidación comúnmente denominadas oxidaciones con DMSO activado. La reacción se caracteriza por su suavidad y amplia tolerancia a los grupos funcionales . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

La oxidación de Swern.
La oxidación de Swern.

Los subproductos son dimetilsulfuro ( (CH 3 ) 2 S ), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono ( CO 2 ) y, cuando se usa trietilamina como base, cloruro de trietilamonio ( Et 3 NHCl ). De los subproductos volátiles, el dimetilsulfuro tiene un olor fuerte y penetrante, y el monóxido de carbono es altamente tóxico, por lo que la reacción y el procesamiento deben realizarse en una campana extractora. El dimetilsulfuro es un líquido volátil (Punto de ebullición 99 °F (37 °C) ) con un olor desagradable incluso a bajas concentraciones. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]  

Mecanismo

El primer paso de la oxidación de Swern es la reacción a baja temperatura del DMSO, 1a , formalmente como contribuyente de resonancia 1b , con cloruro de oxalilo, 2. El primer intermedio, 3 , se descompone rápidamente liberando dióxido de carbono y monóxido de carbono y produciendo cloruro de cloro(dimetil)sulfonio, 4 .

Formación de cloruro de dimetilclorosulfonio.
Formación de cloruro de dimetilclorosulfonio.

Tras la adición del alcohol 5 , el cloruro de cloro(dimetil)sulfonio 4 reacciona con el alcohol para dar el intermedio clave de ion alcoxisulfonio, 6. La adición de al menos 2 equivalentes de base —normalmente trietilamina— desprotona el ion alcoxisulfonio para dar el iluro de azufre 7. En un estado de transición de anillo de cinco miembros , el iluro de azufre 7 se descompone para dar sulfuro de dimetilo y el compuesto carbonílico deseado 8 .

El mecanismo de la oxidación de Swern.
El mecanismo de la oxidación de Swern.

Variaciones

Cuando se utiliza cloruro de oxalilo como agente deshidratante , la reacción debe mantenerse a una temperatura inferior a −76 °F (−60 °C) para evitar reacciones secundarias. Con cloruro cianúrico [ 11 ] o anhídrido trifluoroacético [ 12 ] en lugar de cloruro de oxalilo, la reacción puede calentarse a −22 °F (−30 °C) sin reacciones secundarias. Otros métodos para la activación del DMSO para iniciar la formación del intermedio clave 6 son el uso de carbodiimidas ( oxidación de Pfitzner-Moffatt ), un complejo de piridina con trióxido de azufre ( oxidación de Parikh-Doering ) o anhídrido acético ( oxidación de Albright-Goldman ). El intermedio 4 también puede prepararse a partir de sulfuro de dimetilo y N -clorosuccinimida ( oxidación de Corey-Kim ).    

En algunos casos, el uso de trietilamina como base puede provocar epimerización en el carbono alfa del carbonilo recién formado. El uso de una base más voluminosa , como la diisopropiletilamina , puede mitigar esta reacción secundaria.

Consideraciones

El sulfuro de dimetilo, un subproducto de la oxidación de Swern, es uno de los olores más desagradables conocidos en química orgánica. Los humanos pueden detectar este compuesto en concentraciones tan bajas como 0,02 a 0,1 partes por millón. [ 13 ] Una solución sencilla para este problema es enjuagar la cristalería usada con lejía o solución de oxona , lo que oxidará el sulfuro de dimetilo a dimetilsulfóxido o a dimetilsulfona , ambos inodoros y no tóxicos. [ 14 ]

Las condiciones de reacción permiten la oxidación de compuestos sensibles al ácido, que podrían descomponerse bajo condiciones de oxidación ácida como la oxidación de Jones . Por ejemplo, en la síntesis del sesquiterpeno isovelleral de Thompson y Heathcock, [ 15 ] el paso final utiliza el protocolo de Swern, evitando el reordenamiento de la porción de ciclopropanometanol sensible al ácido.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Omura, K.; Swern, Daniel (1978). "Oxidación de alcoholes por dimetilsulfóxido "activado". Un estudio preparativo, estérico y mecanístico". Tetrahedron . 34 (11): 1651– 1660. doi : 10.1016/0040-4020(78)80197-5 .
  2. ↑ Mancuso, AJ; Brownfain, DS; Swern, D. (1979). "Estructura del producto de reacción dimetilsulfóxido-cloruro de oxalilo. Oxidación de alcoholes heteroaromáticos y diversos a compuestos carbonílicos". J. Org. Chem. 44 (23): 4148– 4150. doi : 10.1021/jo01337a028 .
  3. ↑ Mancuso, AJ; Huang, SL; Swern, D. (1978). "Oxidación de alcoholes de cadena larga y relacionados a carbonilos por dimetilsulfóxido "activado" por cloruro de oxalilo". J. Org. Chem. 43 (12): 2480– 2482. doi : 10.1021/jo00406a041 .
  4. ↑ Dondoni, A.; Perrone, D. (2004). "Síntesis de 1,1-dimetil etil-( S )-4-formil-2,2-dimetil-3-oxazolidincarboxilato por oxidación del alcohol" . Organic Syntheses; Volúmenes recopilados , vol. 10, pág. 320  .
  5. ↑ Bishop, R. (1998). "9-Tiabiciclo[3.3.1]nonano-2,6-diona" . Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 9, pág. 692  .
  6. ↑ Leopold, EJ (1990). "Hidroboración selectiva de un 1,3,7-trieno: homogeraniol" . Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 7, pág. 258  .
  7. ↑ Tojo, G.; Fernández, M. (2006). Oxidación de alcoholes a aldehídos y cetonas: Guía de la práctica común actual . Springer. ISBN 0-387-23607-4.
  8. ↑ Mancuso, AJ; Swern, D. (1981). "Sulfóxido de dimetilo activado: reactivos útiles para la síntesis". Synthesis (Revisión). 1981 (3): 165– 185. doi : 10.1055/s-1981-29377 .
  9. ↑ Tidwell, TT (1990). "Oxidación de alcoholes a compuestos carbonílicos a través de iluros de alcoxisulfonio: Las oxidaciones de Moffatt, Swern y relacionadas". Org. React. (Revisión). 39 : 297–572 . doi : 10.1002/0471264180.or039.03 . ISBN 0471264180.
  10. ↑ Tidwell, TT (1990). "Oxidación de alcoholes por dimetilsulfóxido activado y reacciones relacionadas: una actualización". Synthesis (Revisión). 1990 (10): 857– 870. doi : 10.1055/s-1990-27036 .
  11. ↑ De Luca Lidia (2001). "Una alternativa suave y eficiente a la oxidación clásica de Swern". The Journal of Organic Chemistry . 66 (23): 7907– 7909. doi : 10.1021/jo015935s . PMID 11701058 . 
  12. ↑ Omura, Kanji; Sharma, Ashok K.; Swern, Daniel (1976). "Sulfóxido de dimetilo-anhídrido trifluoroacético. Nuevo reactivo para la oxidación de alcoholes a carbonilos". J. Org. Chem. 41 (6): 957– 962. doi : 10.1021/jo00868a012 .
  13. ↑ Morton, TH (2000). "Archiving Odors". En Bhushan, N.; Rosenfeld, S. (eds.). Of Molecules and Mind . Oxford: Oxford University Press. pp. 205–216 . 
  14. ↑ Atkins, William J. Jr.; Burkhardt, Elizabeth R.; Matos, Karl (2006). "Manejo seguro de boranos a escala". Org. Process Res. Dev . 10 (6): 1292– 1295. doi : 10.1021/op068011l .
  15. ↑ Thompson, SK; Heathcock, CH (1992). "Síntesis total de algunos sesquiterpenos marasmano y lactarano". J. Org. Chem. 57 (22): 5979– 5989. doi : 10.1021/jo00048a036 .
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