W. Rivera M.

UATF

2011

Oxidacin de Alcoholes y teresPor. Wilbert Rivera Muoz wlbrtrivera@gmail.com 1. Alcoholes primarios y secundarios. 1.1. Oxidacin con reactivos de cromo. La abstraccin por oxidacin de los tomos de hidrgeno alfa en los alcoholes primarios y secundarios, puede realizarse con variados reactivos de cromo, los cuales dependen del solvente y el pH del medio de reaccin.H OH H2Cr 2O 7 H2CrO 4 O H2Cr 2O 7 H2CrO 4 O HO

En los procedimientos de laboratorio se usa frecuentemente el cido crmico, como por ejemplo en el mtodo de Oppenauer, en el que un exceso de una cetona barata se equilibra con un alcohol secundario. Reactivo de Jones (H2CrO4, H2Cr2O7, K2Cr2O7).

J. Chem. Soc. 1946 39 y Org. Syn. Col. Vol. V, 1973, 310 CrO3 + H2O K2Cr2O7 + K2SO4 Cr(VI) (negro) Cr (III) (verde)R2CHOH reactivo de Jones acetona R O R

H2CrO4 ( sol acuosa)

Los alcoholes 2, son transformados a cetonas:

Los alcoholes 1 son oxidados a cidos carboxlicos.RCH 2OH reactivo de Jones acetona HO RCHO hidratacin R H OH reactivo de Jones acetona R O OH

El medio cido, no es un buen camino para grupos y compuestos sensibles al H+, por lo que se recurren a otras opciones como medio de reaccinJACS 1982, 104, 5558 1) Jones acetona OH 2) CH 2N2H17 C8 O OH Jones O O acetona O O JACS 1975, 97, 2870 H17 C8 O O

O Si OMe

Si

Oxidacin de Collins ( CrO3. 2 piridina) TL 1969, 3363 - CrO3 (anhidro) + piridina (anhidro) CrO3. 2 piridina

1

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UATF

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CrO 3 . (C 5H5N) 2 OH O O CH 2Cl 2

H JACS 1969, 91, 44318 O O O

ArO

ArO

Los alcoholes 1 y 2 son oxidados a aldehdos y cetonas, respectivamente, en soluciones no acuosas (CH2Cl2) sin sobre oxidacin. - El reactivo de Collins puede ser preparado y aislado o generado in situ. El aislamiento de los reactivos a menudo conduce a mejores rendimientos. - tiles para la oxidacin de compuestos sensibles al H+ - Debe utilizarse un gran exceso del reactivo Clorocromato de Piridinio (PCC, Oxidacin de Corey - Suggs). TL 1975 2647 Synthesis 1982, 245 (review) CrO3 + 6M HCl + piridina pyH+CrO3 Cl El reactivo puede ser usado en cantidades estequiomtricas w / sustrato. El PCC se alimenta ligeramente cido, pero puede ser amortiguada w / NaOAcPCC, CH 2Cl 2 HO O H

-

JACS 1977, 99, 3864

O PCC, CH 2Cl 2 O OH

O O

H TL, 1975, 2647 O

Clorocromato de piridin-p-dietilamina: La reaccin es especfica para laoxidacin de alcoholes benclicos, an existiendo otros grupos OH en la molcula, los mismo no son atacados si estn presentes OH benclicos.Me2N 62% N HClCrO 3 HO CHO

OH HO

Reordenamientos oxidativosJOC 1977, 42, 682 OH PCC, CH 2Cl 2OH PCC, CH 2Cl 2 O JOC 1976, 41, 380

Oxidacin selectiva de alcoholes allicos

2

W. Rivera M.OH

UATFOH PCC, CH 2Cl 2 3,5 dimetil pirazol-

2011

HO

(87%) O

Oxidacin de los grupos metileno activos. JOC 1984, 49, 1647PCC, CH 2Cl 2 O O O

PCC, CH 2Cl 2 O O O

Dicromato de Piridinio. (PDC, Oxidacin de Corey Schmidt). TL 1979, 399. Na2Cr2O7. 2H2O + HCl + piridina (C5H5N)2Cr2O7

CHO

PDC CH 2Cl 2

PDC OH CH 2Cl 2 COOH

Los alcoholes allicos son oxidados a , insaturado aldehdos 1.2. Oxidacin con reactivos de Manganeso Permanganato de Potasio, KMNO4/18-Crown-6 (benceno prpura)O O K O O+

O MnO4 O JACS 1972 94, 4024

Los alcoholes 1 y aldehdos son oxidados a cidos carboxlicosCHO

O

Synthesis 1984, 43 CL 1979, 443

CHO

JACS 1972, 94, 4024

COOH

Permanganato de sodio, (NaMnO4) TL 1981, 1655 Reaccin heterognea en benceno Los alcoholes 1 son oxidados a cidos Los alcoholes 2 son oxidados a cetonas Los mltiples enlaces no son oxidados

Permanganato de Bario (Ba(MnO4)2), TL 1978, 839 Oxidacin de 1 y 2 alcoholes a aldehdos y cetonas. NO hay sobreoxidacin Los mltiples enlaces no son oxidados Similar en reactividad al MnO2. Dixido de Manganeso, (MnO2) Review: Synthesis 1976, 65, 133 Oxidacin selectiva de alcoholes , insaturado (allico, benclico, acetilnico)

3

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La actividad del MnO2 depende del mtodo de preparacin y la eleccin del disolvente. Los cis y trans alcoholes allicos se oxidan a la misma velocidad sin isomerizacin del doble enlace.HO OH HO OH J Chem. Soc. 1953, 2189 JACS 1955, 77, 4145 O

MnO2, CHCl 3 62% HO

Los alcoholes allicos 1, son oxidados a steres , insaturados.OH COOMe

MnO2, Hexano MeOH, NaCN

JACS 1968, 90, 5616, 5618

MnO2 OH ROH, NaCN COOR

Acetato de Manganeso (III). hidroxilacin de enonas. Synthesis 1990, 1119 y TL 1984, 25, 5839.O Mn(OAc)3, AcOH AcO TL 1984 25, 5839 O

El MnO2, transforma a los alcoholes benclicos en aldehdos, con buenos rendimientosOMe O O OH OMe O O CHO

MnO2, r.t. CHCl 3

1.3. Oxidacin con reactivos de Ruthenio Tetrxido de Ruthenio (RuO4) Efectivo para la conversin de alcoholes 1 a RCOOH y alcoholes 2 a cetonas Oxida enlaces mltiples y 1, 2-diolesO Ph OH O RuO 4, NaIO 4 CCl 4, H2O, CH 3CN Ph O OH JOC 1981, 46, 3936

4

W. Rivera M.

UATFO RuO 4, NaIO 4 O ORuO 4, NaIO 4 Ph HO OH CCl 4, H2O, CH 3CN Ph OOH JCS P1 1984, 681.

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HO

TL 1970, 4003 O OOH

CCl 4, H2O, CH 3CN

JOC 1981, 46, 3936

Ph3P)4RuO2Cl3, RuO2(bipy)Cl2. Oxida una amplia gama de alcoholes 1 y 2 a aldehdos y cetonas sin oxidacin de enlaces mltiples.CHO CHO OH

Tetra- n propilamonio Perrutenato (TPAP, nPr4N+RuO4- ) Aldrichimica Acta 1990, 23, 13 Synthesis 1994, 639 Oxidacin suave de alcoholes a cetonas y aldehdos, sin sobreoxidacinOH MeOOC OSiMe2tBu TL 1989, 30, 433 O

MeOOC OSiMe2tBu

TPAP O+

N O

Me

(Ba [Ru(OH)2O3] Oxida slo los alcoholes ms reactivos (benclico y allico) (Ph3P)3RuCl2 + Me3SiO-OSiMe3 Oxidacin de alcoholes benclico y allico TL 1983, 24, 2185

1.4. Oxidacin con reactivos de Paladio. La oxidacin de alcoholes secundarios (deshidrogenacin) con carbonatos de alilo y catalizada por Pd (0), es un buen mtodo de laboratorio para formar cetonas impedidas. (Oxidacin de Tsuji)R OH H R O O 2 Pd(OAc) 2, CH 3CN, 80 C CO R O H R O Pd (0) - CO 2 R O H R R O O Pd R O

TL 1984, 25, 2791. Tetrahedron, 1987, 43, 3903HO H HO OH O 2 H O OH Pd2(DBA) 3.. CHCl 3. CH3CN H O O CO H OH JACS 1989, 111, 8039

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1.5. Oxidacin con reactivos de plata Ag2CO3 (oxidacin de Fetizon)OH OH

Tambin Ag2CO3/celitaO

Synthesis 1979, 401

Oxidacin preferencial de un alcohol 2 sobre un alcohol 1Ag2CO 3, celita JCS, CC 1969, 1102 OH

Oxidacin slo de los hidroxilos ms reactivosO O OH Ag2CO 3 OH O O O OH OH Ag2CO 3, C6H6 O O O JACS 1981, 103, 1864 mecanismo: TL 1972, 4445 O

OH

xido de plata (Ag2O) Oxidacin suave de aldehdos a cidos carboxlicosCHO Ag2O, NaOH JACS 1982, 104, 5557 Ph Ph

RCHO

Ag2O, NaOH

RCOOH

COOH

El procedimiento normal para la conversin de alcoholes a cetonas y aldehdos en la industria, es la deshidrogenacin cataltica. El oxgeno atmosfrico convierte los alcoholes primarios en cidos y los secundarios en cetonas. La reaccin es muy lenta, a menos que se aadan radicales libres como iniciadores.2 CH3OHOH Cu, 250 C O

++H2

Ag O2 250 C

2 HCHO

+

2 H2OH O Isovaleraldehido

CuCrO 2 OH alc. isoamlico 275 C

+

H2

ciclohexanol

ciclohexanona

2. Oxidacin de alcoholes terciarios Para la oxidacin de los alcoholes terciaros se requieren condiciones drsticas, ya que implica la ruptura del enlace CC. Los productos que resultan al reemplazar por oxidacin todos los tomos de hidrgeno adicionados a los tomos de carbono son cidos cetonas. En estas roturas degradativas se usan frecuentemente las soluciones calientes de trixido crmico, que es la etapa clave del mtodo BarbierWieland, para la degradacin escalonada de cidos carboxlicos. Se han efectuado algunas aplicaciones de este mtodo en sntesis. Ejemplo: Sintetizar el cido 6-fenilpentanoico, a partir de la ciclohexanona y reactivos necesarios. Retroanlisis:O (CH 2)5 COOH

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W. Rivera M.O (CH 2) 4 COOH (CH 2) 4 COOH

UATFO HO MgBr

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Sntesis:O HO 1) Br 2/Fe 2) Mg/ter MgBr 1) 2) H 3O+

1) CrO 3 CH 3COOH calor 2) Zn(Hg)/HCl

(CH 2) 5

COOH

3. Otros agentes oxidantes de alcoholes DMSO activado. Synthesis 1981, 165; 1990, 857 297Me S O Me+ -

Organic Reactions 1990, 39,Me Nu S+

Me

+

E Me

E S O+

Nu

+

E-O

Me

E = (CF 3CO) 2O, SOCl 2, (COCl) 2, Cl 2, (CH 3CO) 2O, TsCl, MeCl. SO3/piridina, F CSO2H, PO5, H3PO4, y Br2 3 Nu: R OH, Ph OH, R NH2, RC=NOH, enoles-

Oxidacin de alcoholes 1 y 2, con DMSO. La oxidacin de alcoholes por dimetilsulfxido (DMSO), permite la conversin de alcoholes 1 y 2 a aldehdos y cetonas respectivamente. Una fuente de oxgeno que ha demostrado ser eficaz para la oxidacin de alcoholes es el DMSO. Debido a la naturaleza exotrmica de la reaccin, por lo general funcionan a -50 C o inferior. Los co-solventes tales como cloruro de metileno o THF son necesarios, puesto que el DMSO puro se se congela a 18 . En algunos casos se aade trietilamina para proporcionar una base adicional. Se debe tomar en cuenta que este procedimiento de oxidacin es muy suave y tolera una gran variedad de otros grupos funcionales, incluidos los que tienen el nitrgeno oxidable y tomos de azufre.H3CO R R OHOH DMSO, CH2Cl 2 OH SO3 (Et 3N) - 60C O

O DMSO, CH2Cl 2 O (CF 3CO) 2O, - 60C R

H3CO

O O

ROH

O

H DMSO, CH2Cl 2 OH ClCOCOCl, - 60C O

Oxidacin de Swern. (El anhdrido trifluoroactico puede ser utilizado como agente activador del DMSO).

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UATFCl DMSO, (COCl) 2 TL 1988, 29, 49 CH2Cl 2, Et3N OH O O

2011

O Me S Me+

O

-

(COCl) 2 CH 2Cl 2, -78 C

Me S Me Me S Me+

Cl O O

-

Cl

- CO, -CO 2

Me S Me+

Cl R2CH OH-

R

Et3N: O

Me S Me H+

+R

O

R R

R OH

DMSO, (COCl) 2 Et3N

H R O

Oxidacin de Moffatt (DMSO/DCC), JACS 1965, 87, 5661, 5670C6H11 Me S Me H11 C6 N N+

Me O-

CF 3COOH piridina Me

S

+

NH O N

R2CHOH

Me S Me+

H O

R R

R O R

+

Me S Me

C6H11 = DCC

C6H11

OH R HOH

DCC R DMSO

O

+ H

Me S Me

JACS 1978, 100, 5565 CHO

COOMe O S

DCC/DMSO CF 3COOH, piridina O S COOMe

Oxidacin con SO3/piridina. JACS 1967, 89, 5505 Oxida selectivamente los alcoholes menos impedidosCOOMe HO H OH SO3, piridina CONH 2 H OH DMSO, CH2Cl 2 H O HO COOMe H CONH 2 O

JACS 1989, 111, 8039

Oxidacin de Corey-Kim (DMS/NCS), JACS 1972, 94, 7586

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W. Rivera M.

UATFO

2011

OH R1 R2

1) NCS, Me2S 2) Et 3N

O R1 R2

Me S Me (NCS) O N Clorosuccinimida

Me

+

N

Cl Me

S

+

Cl

Oxidacin de Mukayama, BCSJ 1977, 50, 2773OH 1) t BuMgBr, THF 2)N O N N O N

O-

O

OO N N N N O

R OH R

PrMgBr THF

R OMgBr R

R O R

Oxidacin de Dess-Martn (DMP), JOC 1983, 48, 4155 7277

JACS 1992, 113,

El Dess-Martin periodinane es un reactivo qumico utilizado para oxidar alcoholes primarios a aldehdos y alcoholes secundarios a cetonas. El periodinane tiene varias ventajas sobre los oxidantes de cromo y DMSO, debido a que se trabaja en condiciones ms suaves (temperatura ambiente, pH neutro), presenta menor tiempo de reaccin y tiene rendimientos ms altos. Por otro lado presenta tolerancia de grupos funcionales sensibles, y posee una larga vida til.AcO I O ODMP

OAc OAc R2CHOH R O R I

OAc

+

O O

+

2 AcOH

a. Oxidacin llevada a cabo en CHCl3, CH3CN o CH2Cl2 b. Excelente reactivo para alcoholes con impedimento estrico c. Requiere de condiciones suavesDess - Martn

HO OR

O OR

JOC 1991, 56, 6264

Oxidacin va formacin de tosilatosO TsCl OH OTs+

S

H NaHCO 3 150 C

H O S+

H

+O

S

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UATF

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Oxidacin de Parikh DoeringOH R1 R2 1) DMSO 2) SO 3.Py, Et3N R1 R2 O

Oxidacin de Oppenauer. Synthesis 1994, 1007 Organic reactions 1951, 6, 207OiPr OiPr O+ 1 2

Al

R R CHOH (CH 3) 2C=O H R1

O

+

Al

-

O OiPr R1 R2

OiPr

O R2

4. Oxidacin de alcoholes primarios con formacin de nitrilos 4.1. Oxidacin con NH4HCO3/(Bu4N)2S2O8/Ni. La oxidacin de alcoholes primarios catalizada por superficies de nquel con peroxidisulfato tetrabutilamonio en presencia de carbonato cido de amonio en condiciones bsicas acuosas, permite acceder a diversos nitrilos alifticos, aromticos y heterocclicos, con excelentes rendimientos y alta pureza.NH4HCO 3/(Bu 4N) 2S2O8 Cu(HCO 2)2. Ni(HCO 2)2 R OH KOH, iPrOH/H 2O RCN R : Ar, Vinil, Alquil

F.-E. Chen, Y.-Y. Li, Xu M., H.-Q. Jia, Sntesis, 2002, 1804-1806.

4.2. Oxidacin con TCBDA/NH3, H2O. Los alcoholes primarios disueltos en solucin acuosa de amonaco, pueden transformarse exitosamente en nitrilos por oxidacin con el oxidante, N', N'-tetraclorobenceno-1,3-disulfonamida (TCBDA).TCBDA: 1,1 eq. TCBDA R OH R 30% ac NH3 25C, 1.5 - 5 h N O O S NCl 2 O S NCl 2 O

R: Ar, Alquilo

R. GhorbaniVaghei, H. Veisi, Sntesis, 2009, 945-950.

4.3.

Oxidacin con DIH/NH3, H2O. Varios alcoholes primarios, y las aminas primarias, secundarias y terciarias se convirtieron de manera eficiente en los nitrilos correspondientes con buenos rendimientos por oxidacin con 1,3-diyodo-5,5-dimetil (DIH) en solucin acuosa de amoniaco a 60 C.DIH: 1,5 - 2 eq. DIH R OH 30% ac NH3 oscuro, 60C, 3.- 32 h R: Ar, Alquilo I R N N O N O I

S. Iida, Togo H., Synlett, 2007, 407410.

4.4.

Oxidacin con Perruthenato de tetrapropilamonio (TPAP o TPAPR).

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W. Rivera M.

UATFO O O OHN+

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Es el compuesto qumico descrito por la frmula N(C3H7)4RuO4. A veces conocido como el reactivo de Ley-Griffith. Esta sal se compone del catin tetrapropilamonio y el perruthenato, RuO4-anin.

O O Ru O O

TPAP O O O O H

TPAP

El Tetrxido de rutenio solo, es un oxidante muy agresivo, pero su derivado TPAP es un agente oxidante para la conversin de alcoholes a aldehdos y tambin puede ser utilizado para oxidar los alcoholes primarios hasta llegar al cido carboxlico a travs de un catalizador. El mecanismo funciona mediante una oxidacin normal del alcohol para el aldehdo seguido de hidratacin, y una oxidacin final.La oxidacin genera el agua que se pueden eliminar mediante la adicin de tamices moleculares. El TPAP es caro, pero se puede utilizar en cantidades catalticas. El ciclo cataltico se mantiene mediante la adicin de una cantidad estequiomtrica de una co-oxidante tal como N-metilmorfolina N-xido o el oxgeno molecular. 5. Oxidacin de teres. La oxidacin de teres a steres, es una reaccin que ofrece muchas posibilidades para la modificacin de la funcionalidad de compuestos de cadena abierta o sistemas cclicos.R O R1

RuO4

O

R O

O

R

1

RuO4 O O

Un ejemplo es la conversin de tetrahidrofuranos -butirolactonas, o la conversin de di-n-butil ter a n-butirato de n-butil. Los reactivos que producen esta transformacin con buenos 1 rendimientos son el tetrxido de ruthenio y el cido tricloroisocianrico.

1

MONSON RICHARD S. Advanced Organic Synthesis. Methods and Techniques. Academic Press. New York and London. pg. 12

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