유기 합성에서 산화제로 DMSO를 활용하는 방법!

산화 과정디메틸설폭사이드(DMSO) 시약 등급이 반응은 친전자성 활성화-친핵성 첨가-제거라는 고전적인 경로를 따릅니다. 먼저, 친전자성 시약(예: 옥살릴 클로라이드, DCC, 삼산화황-피리딘 복합체)이 디메틸 설폭사이드(DMSO)의 황-산소 이중 결합에 결합하여 산소 원자를 활성화시켜 쉽게 떨어져 나가도록 하고, 핵심 중간체인 설포늄 양이온을 생성합니다. 이어서, 기질(예: 알코올의 하이드록실기 또는 할로겐화 탄화수소)이 황 원자를 공격하여 알콕시설포늄 이온을 형성합니다. 마지막으로, 염기의 작용으로 탈양성자화가 일어나 황 일라이드 중간체가 생성되고, 이는 5원 고리 전이 상태를 거쳐 디메틸 설파이드를 방출하며, 기질은 산화되어 알데히드 및 ​​케톤과 같은 카르보닐 화합물을 생성합니다.

이 공정은 기존 산화제(예: Cr⁶⁺, MnO₂)의 강한 부식성을 피하고 민감한 작용기에 대해 온화한 반응 환경을 제공합니다. 이를 통해 알코올, 할로겐화물 및 중쇄 결합의 산화 반응(예: Swern 산화, Kornblum 산화, Parikh-Doering 산화, Pfitzner-Moffatt 산화 등)이 가능해집니다. 이러한 반응들은 이 공정의 사용으로 인해 크게 이점을 얻습니다.디메틸소유기 산화 반응에 사용되며, 복잡한 유기 기질에 대해 더 나은 선택성과 호환성을 제공합니다.

1. 스원 산화

1978년 다니엘 스번과 그의 동료들이 개발한 저온 산화 시스템(시약 등급 디메틸 설폭사이드(DMSO)/옥살릴 클로라이드/트리에틸아민)은 민감한 기질의 수호자라고 할 수 있습니다.

이 반응은 일반적으로 -78°C에서 수행됩니다. 먼저 디메틸설폭사이드(DMSO)가 옥살릴 클로라이드와 반응하여 디메틸 클로로설포늄 클로라이드를 생성하고, 이는 다시 알코올과 반응하여 알콕시설포늄 이온을 생성합니다. 알칼리 처리 후, 설포늄 일라이드는 분해되어 알데히드와 케톤을 생성합니다. 이 반응의 장점은 반응 조건이 온화하고 과산화물 생성을 방지할 수 있다는 것입니다. 특히 산이나 열에 민감한 작용기를 포함하는 알코올의 산화, 예를 들어 천연물 합성에서 복잡한 고리형 알코올의 변환에 적합합니다.

2. 피츠너-모패트 산화

1963년, 모팻과 그의 제자 피츠너는 제약 등급 DMSO 용매/DCC 조합이 약산성 조건에서 알코올 산화에 사용될 수 있음을 발견했습니다. 반응 경로는 다음과 같습니다. 첫째, 양성자화된 DCC가 디메틸설폭사이드(DMSO)를 활성화시켜 활성 중간체를 생성합니다. 둘째, 이 중간체가 알코올과 반응하여 알콕시설포늄 일라이드를 형성하고, 마지막으로 부산물로 N,N-디시클로헥실우레아(DCU)를 생성합니다.

반응 조건이 온화하여 민감한 알코올 기질에도 적합합니다. 높은 수율, 간단한 조작, 저렴한 비용, 그리고 대부분의 작용기와 호환성 등의 특징을 가지고 있습니다. 그러나 보호되지 않은 3차 알코올은 제거 반응이 일어나기 쉽습니다. 또한, 부산물인 다이알킬 우레아와 과량의 DCC를 완전히 제거하기 어렵다는 단점도 있습니다.

팁 | DCC 반응에서 생성되는 부산물인 다이시클로헥실우레아(DCU)를 제거하는 방법은 무엇일까요?

3. 알브라이트-골드만 산화

무수 아세트산(아세트산 무수물)과 시약 등급의 디메틸설폭사이드(DMSO)를 활성제로 사용하여 알코올을 알데히드 및 ​​케톤으로 ​​산화시키는 반응은 1965년 Albright와 Goldman에 의해 처음으로 체계적으로 소개되었습니다. 아세트산 무수물의 활성화 능력이 약하기 때문에 반응 시간은 일반적으로 깁니다.

이 반응의 장점은 상온에서 진행할 수 있고, 특히 입체 장애가 큰 알코올의 산화에 있어 후처리가 용이하다는 점입니다. 단점은 입체 장애가 작은 하이드록실기의 경우, 아세틸화 및 메틸티오메틸 에테르 생성과 같은 부반응이 발생할 수 있다는 것입니다.

4. 파리크-도링 산화

1차 및 2차 알코올을 해당 알데히드 및 ​​케톤으로 ​​전환하는 반응디메틸소유기 산화 반응에서 활성제로 고체 삼산화황-피리딘 복합체와 염기로 트리에틸아민을 사용하는 방법은 1967년 Parikh와 Doering에 의해 처음 보고되었습니다.

반응 경로: 먼저, 디메틸설폭사이드(DMSO)와 삼산화황을 0°C 또는 실온에서 첨가합니다. 그런 다음 알코올이 이를 공격하여 핵심 알콕시설포늄 이온 중간체를 형성합니다. 이 중간체는 염기에 의해 탈양성자화되어 해당 황 일라이드를 생성하고, 이는 5원 고리 전이 상태를 거쳐 디메틸설파이드를 방출하여 알데히드와 케톤을 생성합니다.