oxidação de pinnick
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Aula 13 Oxidações
Artigos, Reagentes baseados em Cromo: G) Chem. Rev. 1967, 67, 247 (Revisão). H) Comp. Org. Syn. 1991, 7, 251 (Revisão). I) Org. React. 1998, 53, 1 (Revisão). J) J. Chem. Soc. 1946, 39. K) Org. Syn. Coll. V, 310. (Jones) L) Tetrahedron Lett. 1968, 3363 M) J. Org. Chem. 1970, 35, 644. (Collins/Radcliffe) N) J. Am. Chem. Soc. 1953, 75, 422. (Sarett) O) Tetrahedron Lett. 1975, 2647. (PCC) P) Tetrahedron Lett. 1979, 20, 399. (PDC). Reagentes baseados em Manganês: Q) Synthesis 1976, 65 e 133. (MnO) R) Acc. Chem. Res. 2005, 38, 851. (MnO2) S) J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 5616 e 5618. (MnO2, KCN, MeOH) T) Synthesis 1976, 85. (KMnO4 e BaMnO). U) Tetrahedron Lett. 1986, 27, 4537. (KMnO4 – tamponado) Reagentes baseados em Rutênio: V) J. Am. Chem. Soc. 1953, 5, 3838; W) J. Org. Chem. 1981, 46, 3936. (RuO) X) Aldrichimica Acta 1990, 23, 13. Y) Synthesis 1994, 639. (TPAP) Reagentes baseados em DMSO: Z) Synthesis 1990, 857. (revisão). A’) Org. React. 1990, 34, 297. (revisão) B’) J. Org. Chem. 1976, 41, 3329. (Swern) C’) J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 7586; D’) Tetrahedron Lett. 1974, 287. (Corey-Kim) E’) J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 3027. (Moffatt) F’) J. Am. Chem. Soc. 1967, 89, 5505. (Parikh-Doering) G’) Org. React. 1991, 40, 157. H’) Synthesis 1997, 1353. (Pummerer) Reagentes baseados em Prata: I’) J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1969, 1102. J’) Synthesis 1979, 401. (Fetizon) K’) J. Chem. Soc. 1946, 39. L’) Org. Syn. Coll. V, 1973, 310. (Jones) M’) Org. Syn. Coll IV, 1963, 972. (Ag2O) Outros Reagentes: N’) J. Am. Chem. Soc. 1983, 48, 4155. O’) J. Org. Chem. 1993, 58, 2899. P’) J. Org. Chem. 1994, 59, 7549. (Dess-Martin) Q‘) J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7596. (IBX) R’) Synthesis 1994, 1007. (Oppenauer) S’) Tetrahedron Lett. 1982, 23, 4647. (NaOCl) T’) Acta. Chem. Scand. 1973, 27, 888. U’) J. Org. Chem. 1980, 45, 4825. V’) Tetrahedron 1981, 37, 2091. (Pinnick) X’) Synthesis 1996, 1153. (TEMPO)
Livros: A) (revisão) Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S.; Organic Chemistry 2nd ed. Oxford University Press, New York: 2012. B) Carey, F. A.; Sundberg, R. J.; Advanced Organic Chemistry. Part A: Structure and Mechanisms 4th ed. Kluwer academic/Plenum Publishers, New York, 2000. C) Carey, F. A.; Sundberg, R. J.; Advanced Organic Chemistry. Part B: Reactions and Synthesis 4th ed. Kluwer academic/Plenum Publishers, New York: 2000. D) Li, J. J.; Name Reactions: a Collection of Detailed Reaction Mechanisms 2nd ed. Springer: 2003. E) Kürti, L.; Czakó, B.; Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis Elsevier, Oxford: 2005. F) Curso do Prof. Samir Z. Zard de "Fundamentos da Quimica Molecular", École Polytechnique: 2004.
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Esquema geral
HO
O
HO OH
O O+
[O] [O]
[O][O]
HO
H
R2R1
R1
O
R2 R1
O
OR2
HO
H
H
R1
R1
O
H R1
O
OH
[O] [O]
[O][O]
[O]H
H
R2R1
[O]H
H
H
R1
3
Oxidação de álcoois: óxidos de cromo
- CrO3/ H2SO4/ H2O: Reagente de Jones, meio ácido (a acetona é frequentemente empregada como co-solvente) - CrO3/ AcOH: Reagente de Fieser, meio ligeiramente ácido - CrO3/piridina/DCM: Reagente de Collins, meio praticamente neutro - [piridina2.H2Cr2O7]: dicromato de piridínio (PDC), reagente neutro.
DCM: RCH2OH → RCHO; DMF: RCH2OH → RCO2H - [piridina.HCl.CrO3]: clorocromato de piridínio (PCC), reagente ácido
R1 R2
OH CrO3
R1 R2
O
Cr
OO
O
rápida
O
H
R1
CrO
O
OH
R2
lenta
Cr2O3 + CrO3
Cr(IV)Cr(III) Cr(VI)
pouco estável
3 H2CrO3
H2CrO3
-3H2O
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Oxidação de álcoois
Efeito do meio sobre a natureza do produto de oxidação de um álcool primário:
R. B. Woodward et al., J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 2657.
OH
H
O
O
OMeHO
BrCrO3,AcOH
OH
H
O
O
OMeO
Br
Oxidaçãode Fieser
60%, 2etapas
NH
N
MeO HH
H
MeO2C
O
OMe
OOMe
OMe
OMe
(+)-Reserpina
R OHR
O
H (Collins)
CrO3H2SO4/ H2O
R OH
O
(Jones)
CrO3piridina
R OH2O, H
R OH
OH
CrO3
CrO3
R H
OCr
OHO
O
OH
aldeído ác. carboxílico
5
Oxidação de álcoois: uso do dimetil sulfóxido (DMSO)
Swern: (COCl)2, DMSO, depois Et3N Albright-Goldman: Ac2O, DMSO, depois Et3N Pfitzner-Moffatt: DCC, DMSO, depois Et3N Parikh-Doering: SO3.piridina, DMSO, Et3N [Corey-Kim: Me2S, NCS, depois Et3N]
N N
Cy
Cy
DCC
R OHMe
SMe
O
2) base
1)
R O
E
Outras oxidações conduzindo álcoois à aldeídos: TPAP/NMO (oxidação de Ley), TEMPO/NaOCl procure informações sobre os mecanismos com estes reagente
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Oxidação de álcoois: uso do iodo hipervalente
R OH R O
IR2
R1
R3
Oxidantes:
IOAc
OAc
IO
O CF3
O
CF3O
3-PIDA 3-PIFA
OI
O
O
OH
5-IBX
OI
O
OAc
5-DMP
OAc
AcO
Phenyliodine diacetate
Phenyliodine Bis(trifluorocetate)
Iodobenzoic acid
Dess-Martin periodinane
Mecanismo IBX:
Kirsch, S. F.; Duschek, A.; Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1524
Mecanismo DMP:
OI
O
O
OAcAcO
R2R1
H
OAc
IL L
1
2
3
ligante
não-ligante
anti-ligante
A reatividade geral:
L I L
R
R I L
Roxidante transfere grupo R
I(III):
I(V) e I(VII):
oxidantes
vs
OI
O
O
OH
5-IBX
R1 R2
OH+
OI
O
O
OR2
R1
- H2O
H
R1 R2
O
OI
O
OH
+
IBA(iodo benzoic acid)
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Oxidação de álcoois alílicos e benzílicos: MnO2
Exemplo:
G. E. Keck et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 231.
OTBS
Me
Me
HO
OMe
Me
OTBS
OTBS
Me
Me
O
OMe
Me
OTBS
MnO2, DCM/ hexano, ta
95%
NO
MeMe Me
OMe
Me
O
O
O
Me
O
HO
Me
Rhizoxina D
16 etapas
OHCrO3
OCr
OO
OH
- CrO2
- H2OO
R R R
MnO2
MnIV MnII
SET
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Oxidação de álcoois a ésteres: A reação de Baeyer-Villiger R1 R1
O m-CPBA
R1 OR2
O
Aptitude de migração do R2: terciário > fenila ~ vinila ~ secundário > primário > metila Se R2 é quiral, a migração ocorre com retenção de configuração
R1 R1
OO
O
O
H
ClO
O
O
H
Cl R1
R2
O O
OOCl
O R1
R2
H
R1 OR2
O+ ArCO2H
Mecanismo:
Analogias:
RB
R
R OO
H
BRR
OR
+ HO
Oxidação de boranas com água oxigenada
CR
R
R
OHH
CRR
R
+ H2O
Rearranjo de Wagner-Meerwein (Semi-Pinacol)
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Oxidações de aldeídos a Ácidos Carboxílicos: Oxidação de Pinnick R
O
NaClO2, NaH2PO4
Me
Me
Me
tBuOH, H2O, ta
R
O
OH
ClO2 + H2PO4
Cl
O
O
H
R
O
H
+
R
O
H
H
ClO O H
OO
R
H ClO
HO
Cl+ RCO2H
Mecanismo:
reação parasita
2 ClO2
2 ClO2 + Cl + OH
2-metil-2-buteno
Me
Me
Me
HOCl
captura
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Epoxidação de Prilezhaev
A olefina mais rica em elétrons reagirá mais rapidamente
Reatividade Relativa:
R
RR
R
>
R
HR
R H
RR
H
> >
R
HR
H
>
H
HR
R
>
H
HR
H
O
H OO
OH
Arv ia:
mCPBA(ou H2O2)
O
Mecanismo:
O
O
O
H
O
O
OH
Ar
O +
Ar OH
O
ClET "borboleta"
Exemplo:
Me
Me
mCPBA (1eq)DCM
Me
Me
O
Limoneno
Efeito diretor do grupo OH:
OH
mCPBA
OH
O
OH
O+
9 : 1
OAc
mCPBA
OAc
O
OAc
O+
4 : 6
86%
38%
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Exemplo em síntese
A) Holton et al., J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 6558. B) Holton et al., J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 1597.
Me
OH
MeMe
Me
1) mCPBA,
DCM, ta
2) Ti(O iPr)4,
DCM, 40oC
O
MeMe MeHO
Me
mCPBA
Me
O
Me MeMe
O[Ti]
H
Fragmentação de Grob
Me
Me
OAcOMe
H O
AcO
O
OH
O
O
OH
Ph
NH MeOH
Ph
O
Taxol
Ph
O
Ti(O iPr)4
OTES OTES
EDGEDG
LG+ + LG
Grob:
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Outras epoxidações: Corey-Chaykovsky
MeS
O
Me
- reagente mais mole- realiza epoxidaçõescom cetonas- com enonas, realizaciclopropanações
Uma variante:
R1 R2
O PPh3
R1
R2
PPh3O
R1 R2+ PPh3O
Wittig
R1 R2
O SPh2
R1
R2
SPh2O
R1 R2+ Ph2S
ileto de enxofre
R1
R2
O
SPh2
O
R2R1 + Ph2S
Corey-Chaykovsky
Analogia:
O
H
H
+ H2O
N
H
H
+ NH3H
C N O F
Si P S Cl
2,5 3,0 3,5 4,0
1,9 2,1 2,6 3,2
Eletronegatividade (de Pauling)
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Rearranjo de Payne
Fragmentação de Tanabe-Eschenmoser
O
OHO
OTBS
TsN
Me
Me
1) tBuLi, THF, -30oC
2) O
O
Br
, TBAI
O
O
OTBS
Me
MeO
NTs
O
O
68%, 2 etapasOH
OH
OTBS
NTs
O
O
HO
O
epi-7-Deoxipancratistatina
Exemplo:
rearranjo de aza-Payne
A)
A) T. Hudlicky et al., Org. Lett. 2002, 4, 115.
O
Me
Me
OTsNHNH2,
AcOH
Me
OH
Me
N
Me
Me
O
NH
ArO2S N
Me
Me
NArO2S OH
H
- H
- N2
- ArSO2H
OHO
base OO OH
OR R
R
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Efeito de Tensão de ciclo
HO Me OMe+
HO + O HOO
A
ET
B
A
ET
B
A'
estadoinicial
estadofinal
energiade ativação
destabilização do estado inicial A A'
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Efeito de Tensão de ciclo
Exemplo:
O
Cl
O
Cl - Cl
O
MeO OMeO
O
MeONa/MeOH
MeOH
MeO
O
Rearranjo de FavorskiiMeO
HOMe Me
O+
Me Me
HO O
Me
O
OH
+ MeNão, jamais,
de maneira alguma!
HO +O HO O
HO
O
OK!
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Formação de 1,2-dióis
perácido O OH HO OH
1,2-diol
OH OH Se o epóxido possui grupos volumosos, a reação de E2 compete com a adição desejada
álcool alílico
OOs
O
O
O OOs
O O
O
H2O
OOs
O O
OHOH
[3+2]
OH
OH+
O
OsO O
(Os8+) (Os6+)
NOMe
ON-óxido de N-metil-morfolina: oxidante auxiliar, recupera o Os8+
à partir do Os6+, que pode ser então utilizado cataliticamente.
(Os é caro e tóxico!)
Oxidação de Upjohn
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Oxidação de 1,2-dióis
R1 R2
R4R3
OsO4 (cat)
NaIO4R2
R3
R1
R4
OH
OH
R1
O
R2
R3
O
R4
+
OsO3
OsO4
NaIO4
Oxidação de Lemieux-Johnson
A clivagem do diol também pode ser realizada com Pb(OAc)4
OH
OH
OI
O
O
O Na OH
IO
O O
OHO
O
IO OH
OOH
Na
O
O+
OI
HO
ONa
NaO
OH(se decompõe em
NaIO3 e H2O)
CrO3
O
CrO OH
OH
O- H2CrO3
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Ozonólise O3, depois Me2S O
O+
O
O
O
[3+2]
OO
OO
O
O
O
O
OMe2S
MeS
Me
O
O
O
retro-[3+2]
[3+2]
(DMSO)
O
O
O
S
Mecanismo: outros redutores possíveis: PPh3, Zn/AcOH, tiouréia, I2, hidrogenação catalítica, LiAlH4, NaBH4 (os últimos 2 produzem os alcoois correspondentes) tratamento ácido: work-up oxidativo gera os ácidos carboxílicos ou cetonas correspondentes. Oxidantes usuais são: KMnO4, H2O2, AgO2, CrO3 ou O2.
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HSeO2 OH
Oxidação com SeO2: Oxidação de Riley
R1
O
R2R1
OH
R2
SeO2 R1
O
R2
SeOH
OH
R1
O
R2
SeO
-H2O
H2OR1
O
R2
Se OOH
R1
O
R2
O+SeO
Mecanismo:
semelhante à Pummerer
R1
O
R2
SeO2 R1
O
R2
O
HO
Se
O
ene
Se
O
OH
Se
OH
O
[2,3]
OSe
OH
OH+Se
O
Mecanismo:
SeO SeO2
tBuO2HNa presença de peróxidos, SeO2 pode ser usado cataliticamente:
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Estratégia em síntese Proposta de síntese em 2 fases: ciclização seguida de oxidação (“economia redox”)
A) Baran, P.; Hoffmann, R. W. et al. ACIE, 2009, 48, 2854. B) Baran, P. et al. Synlett 2010, 12, 1733. C) Baran et al., Nature Chem. 2012, 4, 21. Um outro exemplo remarcável: D) Baran et al. Nature 2009, 459, 824.
21
Resumo:
R1 R2(H)
OH
R1 R2
Oou
R1 H
O
Cetona AldeidoAlcool
Oxidações mediadas por DMSO Oxidação de OppenauerDess-Martin Periodinano (DMP) Oxidantes à base de Crômio (VI)acido o-iodobenzoico (IBX) Hipoclorito de Sodiotetra n-propilamonio perrutenato (TPAP) N-bromosuccinimida (NBS)Oxidação mediada por oxoamônio BromoDioxido de Manganês Oxidantes a base de Cerio (IV) Manganato de Potassio
R1 H
O
Aldeido
R1 OH
O
Acido
Clorito de SodioOxido de PrataPermanganato de PotassioDicromato de Piridinio (PDC)
R1 H
O
R1 OR2
O
Aldeido Ester
Dioxido de manganês-NaCN-R2OH
Bromo-R2OH
R1 R2
O
Cetona
R1 OR2
O
Ester
Oxidação de Baeyer-Villiger
R1 OHR1 OH
O
AcidoAlcool
R1
O
R2 R1
O
R2
OH
Cetona -Hidroxi Cetona
HO
OH
n
O
O
n
Reagente de FetizonO2/ PtOxidação mediado por N-Oxoamônio
Diol Lactona
Do enolato: Oxaziridina de DavisDo enolato: MoOPHDo eter de enol Sililado: mCPBA
Tetroxido de RutênioO2/ PtOxidação de Jones