Oxidación de Alcoholes y Éteres

1. Alcoholes primarios y secundarios.

1.1. Oxidación con reactivos de cromo.La abstracción por oxidación de los átomos de hidrógeno 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 reacción.

En los procedimientos de laboratorio se usa frecuentemente el ácido crómico, como por ejemplo en el método 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. 194639 y Org. Syn. Col. Vol. V, 1973, 310

 CrO₃ + H₂O H₂CrO₄ ( sol acuosa)

K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄

Cr(VI) Cr (III)

(negro) (verde)

Los alcoholes 2º, son transformados a cetonas:

 Los alcoholes 1º son oxidados a ácidos carboxílicos.

 El medio ácido, no es un buen camino para grupos y compuestos sensibles al H⁺, por lo que se recurren a otras opciones como medio de reacción

• Oxidación de Collins ( CrO₃. 2 piridina) TL 1969, 3363

• CrO₃ (anhidro) + piridina (anhidro) CrO₃. 2 piridina

• Los alcoholes 1º y 2º son oxidados a aldehídos y cetonas, respectivamente, en soluciones no acuosas (CH₂Cl₂) sin sobre oxidación.
• El reactivo de Collins puede ser preparado y aislado o generado in situ. El aislamiento de los reactivos a menudo conduce a mejores rendimientos.
• Útiles para la oxidación de compuestos sensibles al H⁺
• Debe utilizarse un gran exceso del reactivo

• Clorocromato de Piridinio (PCC, Oxidación de Corey - Suggs). TL 1975 2647 Synthesis 1982, 245 (review)

CrO₃+ 6M HCl + piridina pyH⁺CrO₃Cl^-

 El reactivo puede ser usado en cantidades estequiométricas w / sustrato.

 El PCC se alimenta ligeramente ácido, pero puede ser amortiguada w / NaOAc

Clorocromato de piridin-p-dietilamina: La reacción es específica para la oxidación de alcoholes bencílicos, aún existiendo otros grupos OH en la molécula, los mismo no son atacados si están presentes –OH bencílicos.

Reordenamientos oxidativos

 Oxidación selectiva de alcoholes alílicos

 Oxidación de los grupos metileno activos. JOC 1984,49, 1647

• Dicromato de Piridinio. (PDC, Oxidación de Corey – Schmidt). TL 1979, 399.

 Na₂Cr₂O₇. 2H₂O + HCl + piridina (C₅H₅N)₂Cr₂O₇

 Los alcoholes alílicos son oxidados a α, β–insaturado aldehídos

1.2. Oxidación con reactivos de Manganeso

• Permanganato de Potasio, KMNO₄/18-Crown-6 (benceno púrpura)

 Los alcoholes 1º y aldehídos son oxidados a ácidos carboxílicos

• Permanganato de sodio, (NaMnO₄) TL 1981, 1655

 Reacción heterogénea en benceno

 Los alcoholes 1º son oxidados a ácidos

 Los alcoholes 2º son oxidados a cetonas

 Los múltiples enlaces no son oxidados

• Permanganato de Bario (Ba(MnO₄₎₂), TL 1978, 839

 Oxidación de 1º y 2º alcoholes a aldehídos y cetonas. NO hay sobreoxidación

 Los múltiples enlaces no son oxidados

 Similar en reactividad al MnO₂.

• Dióxido de Manganeso, (MnO₂) Review: Synthesis 1976, 65, 133

 Oxidación selectiva de alcoholes α, β–insaturado (alílico, bencílico, acetilénico)

 La actividad del MnO₂depende del método de preparación y la elección del disolvente.

 Los cis y transalcoholes alílicos se oxidan a la misma velocidad sin isomerización del doble enlace.

 Los alcoholes alílicos 1º, son oxidados a ésteres α, β–insaturados.

 Acetato de Manganeso (III). α–hidroxilación de enonas. Synthesis1990,1119 y TL1984,25, 5839.

 El MnO₂, transforma a los alcoholes bencílicos en aldehídos, con buenos rendimientos

1.3. Oxidación con reactivos de Ruthenio

• Tetróxido de Ruthenio (RuO₄)

 Efectivo para la conversión de alcoholes 1º a RCOOH y alcoholes 2º a cetonas

 Oxida enlaces múltiples y 1, 2-dioles

• Ph₃P)₄RuO₂Cl₃, RuO₂(bipy)Cl₂.

  Oxida una amplia gama de alcoholes 1 º y 2 º a aldehídos y cetonas sin oxidación de enlaces múltiples.

• Tetra- n – propilamonio Perrutenato (TPAP, nPr₄N⁺RuO₄^- )

Aldrichimica Acta 1990, 23, 13 Synthesis1994,639

 Oxidación suave de alcoholes a cetonas y aldehídos, sin sobreoxidación

• (Ba [Ru(OH)₂O₃]

 Oxida sólo los alcoholes más reactivos (bencílico y alílico)

• (Ph₃P)₃RuCl₂ + Me₃SiO-OSiMe₃

 Oxidación de alcoholes bencílico y alílico TL1983,24, 2185

1.4. Oxidación con reactivos de Paladio.La oxidación de alcoholes secundarios (deshidrogenación) con carbonatos de alilo y catalizada por Pd (0), es un buen método de laboratorio para formar cetonas impedidas. (Oxidación de Tsuji)

TL1984,25, 2791. Tetrahedron,1987,43, 3903

1.5. Oxidación con reactivos de plata

• Ag₂CO₃ (oxidación de Fetizon) También Ag₂CO₃/celita Synthesis 1979, 401

 Oxidación preferencial de un alcohol 2º sobre un alcohol 1º

Oxidación sólo de los hidroxilos más reactivos

• Óxido de plata (Ag₂O)

 Oxidación suave de aldehídos a ácidos carboxílicos

RCHO RCOOH

El procedimiento normal para la conversión de alcoholes a cetonas y aldehídos en la industria, es la deshidrogenación catalítica. El oxígeno atmosférico convierte los alcoholes primarios en ácidos y los secundarios en cetonas. La reacción es muy lenta, a menos que se añadan radicales libres como iniciadores.

2. Oxidación de alcoholes terciarios

Para la oxidación de los alcoholes terciaros se requieren condiciones drásticas, ya que implica la ruptura del enlace C–C. Los productos que resultan al reemplazar por oxidación todos los átomos de hidrógeno adicionados a los átomos de carbono son ácidos ó cetonas.

En estas roturas degradativas se usan frecuentemente las soluciones calientes de trióxido crómico, que es la etapa clave del método Barbier–Wieland, para la degradación escalonada de ácidos carboxílicos. Se han efectuado algunas aplicaciones de este método en síntesis.

Ejemplo:

Retroanálisis:

Síntesis:

3. Otros agentes oxidantes de alcoholes

• DMSO activado. Synthesis 1981, 165; 1990, 857 Organic Reactions 1990, 39, 297

• Oxidación de alcoholes 1º y 2º, con DMSO. La oxidación de alcoholes por dimetilsulfóxido (DMSO), permite la conversión de alcoholes 1 º y 2 º a aldehídos y cetonas respectivamente. Una fuente de oxígeno que ha demostrado ser eficaz para la oxidación de alcoholes es el DMSO. Debido a la naturaleza exotérmica de la reacción, por lo general funcionan a -50 º 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 º.

En algunos casosse añadetrietilaminapara proporcionaruna base adicional. Se debe tomar en cuenta queesteprocedimiento de oxidaciónes muy suave y tolera una gran variedad deotros grupos funcionales, incluidos los que tienen el nitrógenooxidableyátomos de azufre.

• Oxidación de Swern. (El anhídrido trifluoroacético puede ser utilizado como agente activador del DMSO).

• Oxidación de Moffatt (DMSO/DCC), JACS 1965, 87, 5661, 5670

• Oxidación con SO₃/piridina. JACS 1967, 89, 5505

Oxida selectivamente los alcoholes menos impedidos

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

• Oxidación de Mukayama, BCSJ 1977, 50, 2773

• Oxidación de Dess-Martín (DMP), JOC 1983, 48, 4155 JACS 1992, 113, 7277

El Dess-Martin periodinanees un reactivoquímico utilizadopara oxidaralcoholes primarios a aldehídosyalcoholes secundariosa cetonas. Elperiodinanetiene varias ventajas sobrelos oxidantes de cromoyDMSO, debido a que se trabaja en condiciones más suaves(temperatura ambiente, pH neutro), presenta menor tiempo de reacción y tiene rendimientos más altos. Por otro lado presenta tolerancia degrupos funcionalessensibles, yposee una larga vida útil.

• Oxidación vía formación de tosilatos

• Oxidación de Parikh – Doering

• Oxidación de Oppenauer. Synthesis 1994, 1007 Organic reactions 1951, 6, 207

4. Oxidación de alcoholes primarios con formación de nitrilos

   1. Oxidación con NH₄HCO₃/(Bu₄N)₂S₂O₈/Ni. La oxidación de alcoholes primarios catalizada por superficies de níquel con peroxidisulfato tetrabutilamonio en presencia de carbonato ácido de amonio en condiciones básicas acuosas, permite acceder a diversos nitrilos alifáticos, aromáticos y heterocíclicos, con excelentes rendimientos y alta pureza.

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

   2. Oxidación con TCBDA/NH₃, H₂O. Los alcoholes primarios disueltos en solución acuosa de amoníaco, pueden transformarse exitosamente en nitrilos por oxidación con el oxidante, N', N'-tetraclorobenceno-1,3-disulfonamida (TCBDA).

      R. Ghorbani-Vaghei, H. Veisi, Síntesis, 2009, 945-950.

   3. Oxidación 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 oxidación con 1,3-diyodo-5,5-dimetil (DIH) en solución acuosa de amoniaco a 60 ° C.

      S. Iida, Togo H., Synlett, 2007, 407-410.

   4. Oxidación con Perruthenato de tetrapropilamonio (TPAP o TPAPR).

El Tetróxido de rutenio solo,es un oxidantemuy agresivo, pero su derivadoTPAP es un agenteoxidantepara la conversión dealcoholesa aldehídos y también puede ser utilizadopara oxidarlos alcoholes primarioshasta llegaral ácido carboxílicoa través deun catalizador.

El mecanismo funcionamedianteuna oxidaciónnormal delalcoholpara el aldehídoseguido de hidratación, yuna oxidaciónfinal.La oxidacióngenerael aguaque se pueden eliminarmediante la adición detamices moleculares.

El TPAPes caro, perose puede utilizaren cantidades catalíticas. Elciclo catalíticose mantienemediante la adición deuna cantidad estequiométrica deunaco-oxidante tal como N-metilmorfolinaN-óxido o el oxígeno molecular.

4. Oxidación de éteres.

La oxidación deéteresa ésteres, es una reacciónque ofrece muchas posibilidades parala modificación dela funcionalidad decompuestos de cadena abiertaosistemascíclicos.

Un ejemploes la conversión detetrahidrofuranosγ-butirolactonas,o la conversión de di-n-butil éter a n-butirato de n-butil. Los reactivos que producen esta transformación con buenos rendimientos son el tetróxido de ruthenio y el ácido tricloroisocianúrico.¹