Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Органикалық тотықсыздану реакциясы
Organic redox reaction
Органикалық химияда, Дэниел Сверн есімімен аталатын Сверн тотығуы – химиялық реакция, онда бірінші немесе екіншілік спирт (R-OH) оксалил хлориді, диметил сульфоксиді (DMSO) және триэтиламин сияқты органикалық негізді қолдану арқылы альдегидке (R-CHO) немесе кетонға (R-CO-R) тотықтырылады. Бұл «активтелген DMSO» тотығулары деп аталатын көптеген тотығу реакцияларының бірі. Реакцияның қасиеттері жұмсақ және функционалдық топтарға жоғары төзімділікпен сипатталады. Реакцияның қосалқы өнімдері: диметил сульфиді ((CH3)2S), көміртек монооксиді (CO), көміртек диоксиді (CO2) және – триэтиламин негіз ретінде қолданылған жағдайда – триэтил аммоний хлориді (Et3NHCl). Ұшқыш қосалқы өнімдердің ішінде диметил сульфидінің күшті, жайылатын иісі бар, ал көміртек монооксиді аса улы, сондықтан реакцияны және одан кейінгі өңдеуді абақтың ішінде жүргізу қажет. Диметил сульфиді – ұшқыш сұйықтық (қайнау нүктесі 37 °C), тіпті төмен концентрацияларда да жағымсыз иіске ие.
In organic chemistry, the Swern oxidation, named after Daniel Swern, is a chemical reaction whereby a primary or secondary alcohol (|\sOH) is oxidized to an aldehyde (|\sCH\dO) or ketone (|>C\dO) using oxalyl chloride, dimethyl sulfoxide (DMSO) and an organic base, such as triethylamine. It is one of the many oxidation reactions commonly referred to as 'activated DMSO' oxidations. The reaction is known for its mild character and wide tolerance of functional groups. The by products are dimethyl sulfide ((CH3)2S), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and—when triethylamine is used as base—triethylammonium chloride (Et3NHCl). Of the volatile by products, dimethyl sulfide has a strong, pervasive odour and carbon monoxide is acutely toxic, so the reaction and the work up needs to be performed in a fume hood. Dimethyl sulfide is a volatile liquid (B. P. 37 °C) with an unpleasant odour at even low concentrations.
Механизм
Сверн тотығуының бірінші қадамы – DMSO, 1a, формальды түрде резонанс 1b үлескері ретінде, оксалил хлориді, 2-мен төмен температурадағы реакция. Бірінші аралық зат 3 тез ыдырайды, көмірқышқыл газы мен көміртек монооксидін бөліп шығарып, хлор(диметил)сульфоний хлоридін, 4 түзетін болады. Алкоголь 5 қосылғаннан кейін хлор(диметил)сульфоний хлориді 4 спиртпен әрекеттесіп, маңызды алкоксисульфоний ионының аралық затын, 6 береді. Кем дегенде 2 эквивалент негіз – әдетте триэтиламин – қосылғанда алкоксисульфоний ионы депротондынып, күкірт илиді 7 түзіледі. Бес мүшелі сақина тәрізді өтпелі күйде күкірт илиді 7 диметил сульфиді мен қажетті карбонил қосылысын 8 беру үшін ыдырайды.
The first step of the Swern oxidation is the low temperature reaction of DMSO, 1a, formally as resonance contributor 1b, with oxalyl chloride, 2. The first intermediate, 3, quickly decomposes giving off carbon dioxide and carbon monoxide and producing chloro(dimethyl)sulfonium chloride, 4. After addition of the alcohol 5, the chloro(dimethyl)sulfonium chloride 4 reacts with the alcohol to give the key alkoxysulfonium ion intermediate, 6. The addition of at least 2 equivalents of base — typically triethylamine — will deprotonate the alkoxysulfonium ion to give the sulfur ylide 7. In a five membered ring transition state, the sulfur ylide 7 decomposes to give dimethyl sulfide and the desired carbonyl compound 8.
Вариациялар
Оксалил хлоридін сусыздандырушы ретінде қолданғанда, жанама реакцияларды болдырмау үшін реакцияны -60 °C-тан төмен температурада ұстау қажет. Егер оксалил хлориді орнына цианур хлориді немесе трифторацетил ангидриді қолданылса, реакцияны жанама реакцияларсыз -30 °C-қа дейін жылытуға болады. 6-негізгі аралық қосылыстың түзілуін бастау үшін DMSO-ны белсендірудің басқа әдістеріне карбодимидтерді (Pfitzner–Moffatt тотығуы), күкірт триоксидінің пиридин кешенін (Parikh–Doering тотығуы) немесе сірке қышқылы ангидридін (Albright Goldman тотығуы) қолдану жатады. 4-аралық қосылысты диметил сульфиді мен N-хлоросукцинимидтен (Corey–Kim тотығуы) де дайындауға болады. Кейбір жағдайларда триэтиламинды негіз ретінде қолдану жаңа түзілген карбонилге жақын альфа-көміртегінде эпимеризацияға алып келуі мүмкін. Диизопропилэтиламин сияқты көлемді негізді қолдану осы жанама реакцияны азайтуға көмектеседі.
When using oxalyl chloride as the dehydration agent, the reaction must be kept colder than −60 °C to avoid side reactions. With cyanuric chloride or trifluoroacetic anhydride instead of oxalyl chloride, the reaction can be warmed to −30 °C without side reactions. Other methods for the activation of DMSO to initiate the formation of the key intermediate 6 are the use of carbodiimides (Pfitzner–Moffatt oxidation), a sulfur trioxide pyridine complex (Parikh–Doering oxidation) or acetic anhydride (Albright Goldman oxidation). The intermediate 4 can also be prepared from dimethyl sulfide and N chlorosuccinimide (the Corey–Kim oxidation). In some cases, the use of triethylamine as the base can lead to epimerisation at the carbon alpha to the newly formed carbonyl. Using a bulkier base, such as diisopropylethylamine, can mitigate this side reaction.
Қарастырылатын мәселелер
Диметил сульфиді, Сверн тотығуының түйіндемелік өнімі, органикалық химиядағы ең жағымсыз иістердің бірі ретінде танымал. Адамдар осы қосылысты 0,02-ден 0,1 миллиондық бөлікке дейінгі концентрацияда анықтай алады. Бұл мәселенің қарапайым шешімі – қолданылған әйнек ыдыстарды ақарту немесе оксон ерітіндісімен шаю, бұл диметил сульфидін диметил сульфоксидке немесе диметил сульфонеге қайта тотықтырады, екеуі де иіссіз және зиянсыз. Реакция шарты қышқылға сезімтал қосылыстардың тотығуын қамтамасыз етеді, олар Джонс тотығуы сияқты қышқылды тотығу жағдайларында ыдырауы мүмкін. Мысалы, Томпсон мен Хиткок сесквитерпен изовеллералды синтездегенде, соңғы қадамда Сверн протоколын қолданады, бұл қышқылға сезімтал циклопропанеметанол тобының қайта құрылуына жол бермейді.
Dimethyl sulfide, a byproduct of the Swern oxidation, is one of the most notoriously unpleasant odors known in organic chemistry. Humans can detect this compound in concentrations as low as 0.02 to 0.1 parts per million. A simple remedy for this problem is to rinse used glassware with bleach or oxone solution, which will oxidize the dimethyl sulfide back to dimethyl sulfoxide or to dimethyl sulfone, both of which are odourless and nontoxic. The reaction conditions allow oxidation of acid sensitive compounds, which might decompose under the acidic oxidation conditions such as Jones oxidation. For example, in Thompson & Heathcock's synthesis of the sesquiterpene isovelleral, the final step uses the Swern protocol, avoiding rearrangement of the acid sensitive cyclopropanemethanol moiety.