Oxidação de Pinnick

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.
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)
Aula 13
Oxidações
1
Esquema geral
H
1
R
R2
H
H
1
R
H
[O]
[O]
H
HO
R1
R2
HO
R1
H
HO
H
H
[O]
O
[O]
R1
R1
R1
R2
O
[O]
O
[O]
O
R2
O
[O]
R1
H
OH
[O]
O
[O]
O
[O]
+ O
HO OH
2
Oxidação de álcoois: óxidos de cromo
OH
R1
R1
R2
rápida O
O Cr
O
O
CrO3
R2
lenta
H2CrO3
R1
R2
OH
Cr
O
O
O
H
3 H2CrO3
-3H2O
Cr(IV)
pouco estável
Cr2O3
Cr(III)
+
CrO3
Cr(VI)
- 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
3
Oxidação de álcoois
Efeito do meio sobre a natureza do produto de oxidação de um álcool primário:
aldeído
O
R
H
CrO3
H2SO4/ H2O
CrO3
piridina
R
(Collins)
OH
ác. carboxílico
O
(Jones)
R
OH
OH
O
Cr
O
O
CrO3
R
Oxidação
de Fieser
Br
CrO3,
AcOH
OMe 60%, 2
O
etapas
H
Br
O
HO
O
H
O
O
CrO3
OH
H2O, H
R
R
OH
H
OH
H
N
O
O
OMe
H
O
MeO
N
H
O
H
O
H
H
MeO2 C
OMe
OMe
OMe
OMe
(+)-Reserpina
R. B. Woodward et al., J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 2657.
4
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]
Cy
N
DCC
N
Cy
E
1) O
S
Me
Me
R
OH
2) base
R
O
Outras oxidações conduzindo álcoois
à aldeídos:
TPAP/NMO (oxidação de Ley),
TEMPO/NaOCl
procure informações sobre os mecanismos
com estes reagente
5
R1
Oxidação de álcoois: uso do
iodo hipervalente
Oxidantes:
I
R
R3
OH
O
OAc
O
OAc
I
I
OAc
O
O
3-PIDA
CF3
3-PIFA
Phenyliodine
diacetate
O OH
I
O
CF3
Phenyliodine
Bis(trifluorocetate)
AcO
OAc
I
O
O
L I
 
O
5-IBX
5-DMP
Iodobenzoic
acid
Dess-Martin
periodinane
R2
R
3
anti-ligante
2
não-ligante
1
ligante
L

A reatividade geral:
I(III):
L I L
vs
R I L
I(V) e I(VII):
R
R
oxidante transfere grupo R
Mecanismo IBX:
O
+
R1
OH
OH
2
R
O
O
O
I
- H2O
5-IBX
R1
H
O
R2
oxidantes
Mecanismo DMP:
I
OH
O
O
+
R1
R2
O
O
Kirsch, S. F.; Duschek, A.; Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1524
I
O
O
IBA
(iodo benzoic acid)
1
OAc R R2
AcO
O
H
I
O
OAc
O
6
Oxidação de álcoois alílicos e benzílicos: MnO2
O
OH
CrO3
Cr
OH
O
R
O
- CrO2
- H2O
O
R
R
MnO2
MnIV
SET
MnII
Me
Exemplo:
OTBS
Me
HO
Me
OTBS
Me
OMe
O
OTBS
MnO2,
DCM/ hexano, ta
95%
Me
16 etapas
Me
OTBS
Me
N
Me
O
OMe
HO
Me
O
Me
O
Me
O
Me
O
OMe
Rhizoxina D
G. E. Keck et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 231.
7
Oxidação de álcoois a ésteres:
A reação de Baeyer-Villiger
O
R1
Mecanismo:
O
Cl
O
H
O
O
Cl
O
R1
O
H
O
O
R1
H
R1
R2
R1
O
R1
OR2
R1
O
R2
O
Cl
O
m-CPBA
O
O
R1
OR2
+
ArCO2 H
Aptitude de migração do R2: terciário > fenila ~ vinila ~ secundário > primário > metila
Se R2 é quiral, a migração ocorre com retenção de configuração
Analogias:
R
R
B
R
O
R
O
H
B
O
R
R
R
+
HO
R
Oxidação de boranas com água oxigenada
C
R
R
C
R
+
H2 O
O
R
H
H
Rearranjo de Wagner-Meerwein (SemiPinacol)
8
NaClO2, NaH2PO4
Me
Oxidações de aldeídos a
Ácidos Carboxílicos:
Oxidação de Pinnick
O
Me
Me
tBuOH, H2O, ta
R
O
R
OH
+
RCO2H
Mecanismo:
ClO2
H
O
+
R
+
H
O
Cl
H2PO4
O
O
R
O
H
H
O
Cl
O
H
O
H
Cl
O
H
O
Cl
R
2 ClO2
2 ClO2 + Cl + OH
reação
parasita
2-metil2-buteno
captura
Me
HO
Me
Cl
Me
9
mCPBA
(ou H2O2)
Epoxidação de Prilezhaev
O
Mecanismo:
H
H
O
O
O
O
O
O
O
+
O
Ar
Ar
OH
ET "borboleta"
Cl
A olefina mais
rica em elétrons
reagirá
mais
rapidamente
Reatividade Relativa:
R
R
R
H
>
R
R
R
R
>
R
R
R
H
>
H
H
R
H
>
H
R
R
H
H
H
>
R
H
Efeito diretor do grupo OH:
Exemplo:
OH
Me
Me
O
mCPBA (1eq)
DCM
OH
OH
mCPBA
86%
O
+
H
O
9:1
H
v ia:
OAc
Me
Limoneno
Me
OAc
mCPBA
38%
OAc
O
+
O
O
O
O
Ar
O
4:6
10
Exemplo em síntese
Me
Me
Me
OTES
Me
1) mCPBA,
DCM, ta
2) Ti(O iPr)4,
DCM, 40oC
Me
HO
O
OTES
NH
Ph
Me
Me
OH
Me
O
O Me
Me
O
Me
OH
[Ti]
Me
O
H
AcO
OH
Ph
Ti(O iPr)4
Me
O OH
Me
Me
Ph
Taxol
mCPBA
AcO
Me
O
O
O
H
O
Fragmentação de Grob
Grob:
EDG
EDG
+
+
LG
LG
A) Holton et al., J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 6558. B) Holton et al., J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 1597.
11
Outras epoxidações: Corey-Chaykovsky
1
O
PPh3
O
R1
2
R
R
PPh3
R1
R2
R2
+
O PPh3
Wittig
R1
O
SPh2
O
R2
R1
ileto de
enxofre
SPh2
R1
2
R
R2
O
R1
+
Ph2S
O
+
1
2
R
R
SPh2
C
N
O
F
2,5
3,0
3,5
4,0
Ph2S
2
R
Corey-Chaykovsky
Analogia:
H
+
O
H2O
H
H
N H
+
NH3
Si
P
S
Cl
1,9
2,1
2,6
3,2
Uma variante: - reagente mais mole
- realiza epoxidações
O
com cetonas
S
- com enonas, realiza
Me
Me
ciclopropanações
Eletronegatividade
(de Pauling)
H
12
Rearranjo de Payne
base
O
HO
O
O
R
O
OH
R
R
Exemplo:
1) t BuLi, THF, -30o C
2) O
Br
A)
OTBS
HO
O
O
TsN
Me
Me
O
, TBAI
68%, 2 etapas
OTBS
OTBS
Me
O
Me
O
O
HO
O
O
OH
NTs
O
NTs
O
rearranjo de aza-Payne
OH
O
epi-7-Deoxipancratistatina
Me
O
Me
O
H
Me
Fragmentação de
Tanabe-Eschenmoser
O
Me
-H
- N2
- ArSO2 H
Me
ArO2 S
N
H
N
Me
A) T. Hudlicky et al., Org. Lett. 2002, 4, 115.
TsNHNH 2,
AcOH
H
O
Me
ArO 2S
N
N
OH
Me
13
Efeito de Tensão de ciclo
HO
+ Me OMe
HO
+
O
ET
HO
energia
de ativação
O
ET
A'
A
A
estado
inicial
B
estado
final
B
destabilização do
estado inicial A A'
14
Efeito de Tensão de ciclo
HO
O
+
Me
O
HO O
Me
Me
Me
Me
O
HO
HO
+
+
Não, jamais,
de maneira alguma!
Me
OH
HO
O
O
OK!
Exemplo:
O
MeONa/
Cl MeOH
O
O
Cl - Cl
MeO
Rearranjo de Favorskii
MeO
MeO O
MeO
O MeOH
O
15
Formação de 1,2-dióis
O
perácido
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
O
Os
O
O [3+2]
O
Os
O
(Os8+)
Oxidação de Upjohn
O
O
O
N
Me
O
O
H2O
O
O
Os
OH
O
OH
OH
O
+ Os
O
OH O
(Os6+)
N-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!)
16
Oxidação de 1,2-dióis
A clivagem do diol também pode ser realizada com Pb(OAc)4
OH
O
OH
O
O O
O I OH
O
Na
OH
O
I
O
Na
O OH
Cr O
O OH
CrO3
O OH
I O
O OH
O
Na
O
+
O
- H2CrO3
Na
O
I O (se decompõe em
OH NaIO e H O)
HO
3
2
Oxidação de Lemieux-Johnson
1
R
R3
2
R
R4
OsO4 (cat)
NaIO4
R1
2
R
OH
R3
OH
4
R
R1
OsO3
R2
O
+
O
3
R
NaIO4
4
R
OsO4
17
Ozonólise
O3 , depois Me 2S
O
O
[3+2]
O
retro[3+2]
O
O
O
O
O
O
Mecanismo:
O
+
O
outros redutores possíveis:
PPh3, Zn/AcOH, tiouréia, I2, hidrogenação catalítica,
LiAlH4, NaBH4 (os últimos 2 produzem os alcoois
correspondentes)
[3+2]
S
O
O
O
S
Me
Me
(DMSO)
O
O
O
Me2S
O O
O
tratamento ácido: work-up oxidativo gera os ácidos
carboxílicos ou cetonas correspondentes. Oxidantes
usuais são: KMnO4, H2O2, AgO2, CrO3 ou O2.
18
Oxidação com SeO2: Oxidação de Riley
Mecanismo:
H
SeO2
H
OH
O
Se
ene
OH
Se
O
O
O
Se
OH
[2,3]
t
Na presença de peróxidos, SeO2 pode
BuO2H
ser usado cataliticamente:
SeO
SeO2
O
O
Se
OH
+
Se
O
H
Mecanismo:
O
O
R1
SeO2
R2
R1
R2
O
O
OH
O
SeO2
1
R1
R
R2
1
R
2
O
O
R2
OH
R
O
SeO + R
Se
2
R
1
O
H
1
R
OH
Se O
R2
H 2O
-H2 O
O
1
R
Se
R2
semelhante à Pummerer
19
O
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
20
et al., Nature Chem. 2012, 4, 21. Um outro exemplo remarcável: D) Baran et al. Nature 2009, 459, 824.
Resumo:
OH
R1
O
R2(H)
R1
Alcool
R1
O
H
Aldeido
R1
OH
Acido
R1
Alcool
Tetroxido de Rutênio
O2/ Pt
Oxidação de Jones
R1
Oxidação de Oppenauer
Oxidantes à base de Crômio (VI)
Hipoclorito de Sodio
N-bromosuccinimida (NBS)
Bromo
Oxidantes a base de Cerio (IV)
O
H
R1
Acido
O
OR2
Ester
R1
R1
O
R2
Cetona
R1
OR2
Ester
Oxidação de Baeyer-Villiger
O
R2
R1
Cetona
Dioxido de manganês-NaCN-R2OH
Bromo-R2OH
O
OH
H
Aldeido
Aldeido
O
OH
R1
O
Clorito de Sodio
Oxido de Prata
Permanganato de Potassio
Dicromato de Piridinio (PDC)
R1
R2
Cetona
Oxidações mediadas por DMSO
Dess-Martin Periodinano (DMP)
acido o-iodobenzoico (IBX)
tetra n-propilamonio perrutenato (TPAP)
Oxidação mediada por oxoamônio
Dioxido de Manganês
Manganato de Potassio
O
O
ou
OH
O
R2
O
HO
OH
-Hidroxi Cetona
Do enolato: Oxaziridina de Davis
Do enolato: MoOPH
Do eter de enol Sililado: mCPBA
n
Diol
n
Lactona
Reagente de Fetizon
O2/ Pt
Oxidação mediado
por N-Oxoamônio
21