「NR」Swern oxidation 斯文氧化——药明康德常考反应

定义

用DMSO和TFAA或草酰氯氧化一级醇或二级醇生成醛或酮的反应，就称为swern oxidation （斯文氧化）。

反应通式

起源与发展

1976年，D. Swern等报道了二甲基亚砜(DMSO)在-50℃以下与三氟乙酸酐(TFAA)在二氯甲烷中反应生成三氟乙氧基二甲基磺基三氟乙酸酯，并与一级醇和二级醇快速反应。所得的烷氧基二甲基三氟化亚磺酸盐经三乙胺加成后，得到相应的醛和酮，收率较高。在1978年，草酰氯被发现作为DMSO的活化剂在醇的氧化中比TFAA更有效。

反应的一般特征

1) DMSO在不使用溶剂的情况下，与TFAA或草酰氯反应剧烈(可能发生爆炸!)，反应进行时应特别小心;

2)最常见的溶剂是DCM;

3)使用TFAA时，初始中间产物在-30℃以上不稳定，通过重排形成副产物;

4)使用氯草酰时，初始中间产物在-60℃以上不稳定，一般在-78℃进行氧化;

5)典型的反应过程是DMSO与TFAA或草酰氯在低温下反应，然后缓慢加入乙醇，再加入叔胺;

6)加入叔胺(如DIPA、TEA)有利于烷氧基磺酸盐的分解;

7)氧化效率不受底物位阻的影响;

8) TFAA的使用可能会产生三氟乙酸副产物，而在氯草酸的情况下，副反应极为罕见。

机理

无论是使用三氟乙酸酐还是草酰氯活化DMSO，都是先在低温条件下生成硫鎓离子，随后醇进攻硫原子；TFAA生成的活性中间体经历一个六元环过渡态脱下一分子三氟乙酸，最后在碱的作用下生成烷氧基硫叶立德；经草酰氯生成的活性中间体脱下一分子氯化氢，然后在碱的作用下生成烷氧基硫叶立德；烷氧基硫叶立德经过分子内质子迁移，脱去一分子二甲硫醚（有臭味），并生成羰基产物。

反应实例

1) Total synthesis of the complex taxane diterpene canataxpropellane

DOI: 10.1126/science.aay9173

2)The Swern Oxidation: Development of a High-Temperature Semicontinuous Process

DOI: 10.1021/op800057d

3)Mechanism of the Swern Oxidation: Significant Deviations from Transition State Theory

DOI: 10.1021/jo101636w

4)Synthesis of Nitriles from Primary Amides or Aldoximes under Conditions of a Catalytic Swern Oxidation

DOI: 10.1021/acs.joc.8b02190

5)Iridium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation of Heteroaromatics Bearing a Hydroxyl Group, 3-Hydroxypyridinium Salts

DOI: 10.1021/acscatal.5b02625

评述

Swern Oxidation是一个非常温和的氧化反应，可以方便地将伯醇转化为相应地醛，将仲醇转化为酮。

该反应在有机合成应用广泛，在复杂化合物全合成上也有着重要地应用。

参考

1. a)László Kürti, Barbara Czakó. StrategicApplications of Named Reactions in Organic Synthesis. b)Jie Jack Li. Name Reactions: A Collection ofDetailed Mechanisms and Synthetic Applications. c) 黄培强.有机人名反应、试剂与规则

2. https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/ugi-reaction.shtm

3. a) https://pubs.acs.org/ b) https://onlinelibrary.wiley.com/

c) https://www.sciencedirect.com/ d) https://www.rsc.org/

e) https://www.thieme-connect.com/ f) http://www.sciencemag.org/

g) https://www.nature.com/natcatal/

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