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我们在大学本科时期便学习了许多将醇氧化为醛、酮的方法，今天要介绍的这个人名反应是有机合成中首个无需金属氧化物参与的氧化反应。1974年，美国坦普尔大学的Daniel Swern教授团队发现，三氟乙酸酐（TFAA）可作为良好的亲电试剂活化二甲基亚砜（DMSO），促使其与一系列含氮亲核试剂（芳香胺、酰胺、磺酰胺等）发生亲核取代反应。1976年，他们进一步发现，TFAA与DMSO混合后原位形成的三氟乙酰氧基二甲基锍鎓盐还可在-50 ℃低温下迅速与一级、二级醇反应，形成的烷氧基二甲基锍鎓盐在有机碱Et3N的作用下得到最终的醛、酮产物。反应适用于一系列的环状/非环状脂肪醇、苄醇及烯丙醇。1978年，该团队将又对这种方法进行改进，发现相比于TFAA，草酰氯对DMSO的活化效果更好，并且几乎没有其他副产物生成。
▲Swern氧化反应的建立（图片来源：参考资料[1]）
这种以DMSO作为氧化剂，TFAA或草酰氯作为活化试剂，Et3N作为碱，将醇氧化为相应醛、酮化合物的反应叫作Swern氧化（Swern oxidation）。该反应条件温和，在低温下即可进行，具有良好的官能团兼容性，底物的空间位阻对反应效果无明显影响。反应常用的溶剂为二氯甲烷，在不加入其他溶剂的情况下，DMSO会与TFAA、草酰氯剧烈反应，甚至有爆炸的危险，因此在操作时需格外小心。TFAA作为活化剂，体系温度超过-30 ℃时，活性中间体三氟乙酰氧基二甲基锍鎓盐会发生Pummerer重排副反应；草酰氯作为活化剂，体系温度超过-60 ℃时，活性中间体氯代二甲基锍鎓盐同样可分解，因此体系的温度一般控制在-78 ℃。反应首先在低温下将DMSO与TFAA或草酰氯混合，再缓慢加入醇类底物，最后加入2,6-二异丙基苯胺、Et3N等三级胺类有机碱。Swern氧化可能的反应机理如下：当以TFAA作为活化剂时，反应在低于-30 ℃的情况下会形成三氟乙酰氧基二甲基锍鎓三氟乙酸盐活性中间体，醇作为亲核试剂对其亲核进攻，并消除一分子CF3COOH，得到烷氧基二甲基锍鎓盐活性物种，Et3N攫取其中一个CH3的H，进一步发生质子转移得到最终的醛、酮产物，与此同时生成二甲硫醚。当以草酰氯作为活化剂时，反应在低于-60 ℃的情况下可形成氯代二甲基锍鎓盐活性中间体，醇作为亲核试剂对其亲核进攻，消除一分子HCl，后续反应过程与前者相同。
▲Swern氧化反应的机理（图片来源：参考资料[1]）
题图来源：Pixabay
参考资料
[1] László Kürti, Barbara Czakó. Strategic applications of named reactions in organic synthesis [M]: Elsevier, 2005[2] Ashok K. Sharma et al., (1974). Trifluoroacetic anhydride: A new activating agent for dimethyl sulfoxide in the synthesis of iminosulfuranes. Tetrahedron Lett., DOI: 10.1016/S0040-4039(01)93121-1[3] Kanji Omura et al., (1976). Dimethyl sulfoxide-trifluoroacetic anhydride. New reagent for oxidation of alcohols to carbonyls. J. Org. Chem., DOI: 10.1021/jo00868a012[4] S. L. HUANG et al., (1978). Further Studies on the Oxidation of Alcohols to Carbonyl Compounds by Dimethyl Sulfoxide/Trifluoroacetic Anhydride. Synthesis, DOI: 10.1055/s-1978-24729
