أكسدة أوبنهاور

الموسوعة الحرة

أكسدة أوبيناور ، التي سميت على اسم روبرت فيكتور أوبيناور ، [ 1 ] هي طريقة لطيفة لأكسدة الكحولات الثانوية بشكل انتقائي إلى الكيتونات .

مخطط تفاعل أكسدة أوبنهاور
مخطط تفاعل أكسدة أوبنهاور

هذا التفاعل هو عكس تفاعل اختزال ميروين-بوندورف-فيرلي . [ 2 ] يتأكسد الكحول باستخدام إيزوبروبوكسيد الألومنيوم في وجود فائض من الأسيتون . يؤدي هذا إلى إزاحة التوازن نحو جانب النواتج.

تتميز عملية الأكسدة بانتقائيتها العالية للكحولات الثانوية ، ولا تؤكسد المجموعات الوظيفية الحساسة الأخرى كالأمينات والكبريتيدات . [ 3 ] على الرغم من إمكانية أكسدة الكحولات الأولية في ظروف أوبنهاور، إلا أن هذه الطريقة نادرة الاستخدام نظرًا لتنافس تفاعل تكثيف الألدول مع نواتج الألدهيد . لا تزال أكسدة أوبنهاور مستخدمة لأكسدة الركائز الحساسة للأحماض. وقد حلت محلها إلى حد كبير طرق الأكسدة القائمة على الكرومات (مثل كلوروكرومات البيريدينيوم ) أو ثنائي ميثيل سلفوكسيد (مثل أكسدة سويرن ) أو أكسدة ديس-مارتن ، وذلك لاستخدامها كواشف معتدلة وغير سامة نسبيًا (مثل إجراء التفاعل في مخاليط الأسيتون/البنزين). تُستخدم أكسدة أوبنهاور على نطاق واسع في العديد من العمليات الصناعية ، مثل تصنيع الستيرويدات والهرمونات والقلويدات والتربينات ، وغيرها.

الآلية

آلية أكسدة أوبنهاور
آلية أكسدة أوبنهاور

في الخطوة الأولى من هذه الآلية ، يرتبط الكحول (1) بالألومنيوم لتكوين معقد (3)، والذي يُنزع منه البروتون في الخطوة الثانية بواسطة أيون ألكوكسيد (4) لتكوين وسيط ألكوكسيد (5). في الخطوة الثالثة، يرتبط كل من المؤكسد الأسيتون (7) والكحول المتفاعل بالألومنيوم. يرتبط الأسيتون بالألومنيوم الذي يُنشّطه لنقل الهيدريد من الألكوكسيد. تتم عملية نقل الهيدريد المحفزة بالألومنيوم من ذرة الكربون ألفا للكحول إلى ذرة الكربون الكربونيلية للأسيتون عبر حالة انتقالية سداسية الحلقات (8). يتكون الكيتون المطلوب (9) بعد نقل الهيدريد. [ 4 ]

المزايا

تتميز أكسدة أوبنهاور باستخدامها كواشف رخيصة نسبيًا وغير سامة. وتكون ظروف التفاعل معتدلة ولطيفة، حيث تُسخّن المواد المتفاعلة عادةً في مزيج من الأسيتون والبنزين . ومن مزايا أكسدة أوبنهاور الأخرى، التي تميزها عن طرق الأكسدة الأخرى مثل كلوروكرومات البيريدينيوم (PCC) وبيريودينان ديس-مارتن، أن الكحولات الثانوية تتأكسد أسرع بكثير من الكحولات الأولية، مما يسمح بتحقيق انتقائية كيميائية عالية . علاوة على ذلك، لا يحدث تأكسد مفرط للألدهيدات إلى أحماض كربوكسيلية، على عكس طرق الأكسدة الأخرى مثل أكسدة جونز . [ 4 ]

التعديلات

تفاعل ويتشتاين-أوبنهاور

في تفاعل ويتشتاين-أوبنهاور، الذي اكتشفه ويتشتاين عام 1945، تتأكسد الستيرويدات Δ 5–3β-هيدروكسي إلى Δ 4,6-3-كيتوستيرويدات باستخدام البنزوكينون كمستقبل للهيدروجين . يتميز هذا التفاعل بكونه يوفر تحضيرًا أحادي الخطوة لـ Δ 4,6-3-كيتوستيرويدات. [ 5 ]

تفاعل ويتشتاين-أوبنهاور
تفاعل ويتشتاين-أوبنهاور

تعديل وودوارد

في تعديل وودوارد، استبدل وودوارد بوتوكسيد البوتاسيوم الثالثي بألكوكسيد الألومنيوم. يُستخدم تعديل وودوارد لأكسدة أوبنهاور، والذي يُسمى أيضًا أكسدة أوبنهاور-وودوارد ، عندما لا تتأكسد بعض مجموعات الكحول في ظل ظروف تفاعل أوبنهاور القياسية. على سبيل المثال، استخدم وودوارد بوتوكسيد البوتاسيوم الثالثي والبنزوفينون لأكسدة الكينين إلى كينينون، حيث فشل نظام التحفيز التقليدي بالألومنيوم في أكسدة الكينين بسبب المركب المتكون من ارتباط النيتروجين القاعدي لويس بمركز الألومنيوم. [ 6 ]

تعديل وودوارد
تعديل وودوارد

تعديلات أخرى

كما تم الإبلاغ عن العديد من محفزات ألكوكسيد الألومنيوم المعدلة . على سبيل المثال، أبلغ ماروكا وزملاؤه عن محفز ألومنيوم عالي النشاط تم استخدامه في أكسدة الكارفول إلى الكارفون (أحد أفراد عائلة المواد الكيميائية التي تسمى التربينويدات ) بنسبة إنتاج ممتازة (94%). [ 7 ]

تعديل أكسدة أوبناور
تعديل أكسدة أوبناور

في تعديل آخر [ 8 ] يكون المحفز هو ثلاثي ميثيل الألومنيوم ويتم استخدام الألدهيد 3-نيتروبنزالدهيد كمؤكسد، على سبيل المثال، في أكسدة الإيزوبورنيول إلى الكافور .

تعديل أكسدة أوبناور
تعديل أكسدة أوبناور

تطبيقات اصطناعية

تُستخدم أكسدة أوبنهاور في تحضير المسكنات في صناعة الأدوية ، مثل المورفين والكودايين . على سبيل المثال، يُحضّر الكودايينون عن طريق أكسدة الكودايين باستخدام أكسدة أوبنهاور . [ 9 ]

أكسدة أوبناور للكودايين
أكسدة أوبناور للكودايين

تُستخدم أكسدة أوبنهاور أيضًا في تصنيع الهرمونات . ويتم تحضير البروجسترون عن طريق أكسدة أوبنهاور للبريجنينولون . [ 10 ]

أكسدة أوبناور للبريجنينولون
أكسدة أوبناور للبريجنينولون

يُستخدم تعديل طفيف لأكسدة أوبنهاور أيضًا في تصنيع مشتقات الستيرويد . على سبيل المثال، طُوِّرت نسخة تحفيزية فعالة من أكسدة أوبنهاور، تستخدم محفز الروثينيوم، لأكسدة الستيرويدات غير المشبعة 5-3β-هيدروكسي إلى مشتق 4-إين-3-ون المقابل. [ 11 ]

أكسدة أوبناور للبريجنينولون
أكسدة أوبناور للبريجنينولون

تُستخدم أكسدة أوبنهاور أيضًا في تخليق اللاكتونات من 1،4 و1،5 ديول . [ 12 ]

أكسدة أوبناور للديول
أكسدة أوبناور للديول

ردود الفعل الجانبية

من التفاعلات الجانبية الشائعة لأكسدة أوبنهاور تكثيف الألدول المحفز بالقاعدة لمنتج الألدهيد ، والذي يحتوي على ذرات هيدروجين ألفا لتكوين إما ألدهيدات بيتا هيدروكسي أو ألدهيدات ألفا، بيتا غير المشبعة . [ 13 ]

أكسدة أوبناور للألدهيد
أكسدة أوبناور للألدهيد

من التفاعلات الجانبية الأخرى تفاعل تيشينكو لمنتجات الألدهيد التي لا تحتوي على ذرة هيدروجين ألفا، ولكن يمكن منع هذا التفاعل باستخدام مذيبات لا مائية. [ 4 ] ومن التفاعلات الجانبية العامة الأخرى هجرة الرابطة المزدوجة أثناء أكسدة ركائز الكحول الأليلي . [ 14 ]

أكسدة أوبنهاور لمشتق الستيرويد.
أكسدة أوبنهاور لمشتق ستيرويدي. [ 15 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ أوبيناور، آر في (1937). "Eine Methode der Dehydrierung von Sekundären Alkoholen zu Ketonen. I. Zur Herstellung von Sterinketonen und Sexualhormonen" [ تجفيف الكحوليات الثانوية إلى الكيتونات. I. تحضير الكيتونات الستيرولية والهرمونات الجنسية . Recl. تراف. شيم. بايز باس (باللغة الألمانية). 56 (2): 137-144 . دوى : 10.1002 / recl.19370560206 .
  2. ↑ وايلدز، أ. ل. (1944). "الاختزال باستخدام ألكوكسيدات الألومنيوم (اختزال ميروين-بوندورف-فيرلي)". التفاعلات العضوية 2 (5): 178-223 . doi : 10.1002/0471264180.or002.05 .
  3. ↑ أوتفوس، ل.؛ غروبر، ل.؛ مايزل-أغوستون، ج. (1965). "طريقة ميروين-بوندورف-فيرلي-أوبناور. دراسة آلية التفاعل مع الكربون المشع. تحويل الكحولات الثانوية إلى مزيج راسيمي". مجلة أكتا شيميكا، أكاديمية العلوم المجرية ، 43 : 149-153 .
  4. 1 2 3 كوري، إي جيه؛ نيكولاو، كيه سي (2005). التطبيقات الاستراتيجية للتفاعلات المسماة في التخليق العضوي . إلسيفير. ISBN 978-7-03-019190-8.
  5. ↑ ماندل، ل. (1955). "آلية أكسدة ويتشتاين-أوبنهاور". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 78 (13): 3199-3201 . doi : 10.1021/ja01594a061 .
  6. ↑ وودوارد، آر بي؛ ويندلر، إن إل؛ بروتشي، إف جيه (1945). "كوينون1". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 67 (9): 1425. doi : 10.1021/ja01225a001 .
  7. ↑ أوي، ت.؛ أوتسوكا، هـ.؛ ميورا، ت.؛ إيشيكاوا، هـ.؛ ماروكا، ك. (2002). "أكسدة أوبنهاور العملية للكحولات باستخدام محفز ألومنيوم معدل". رسائل عضوية . 4 (16): 2669-2672 . doi : 10.1021/ol020094c . PMID 12153205 . 
  8. ↑ غريفز، سي آر؛ زينغ، بي إس؛ نغوين، إس تي (2006). "أكسدة الكحول الفعالة والانتقائية المحفزة بالألومنيوم عبر كيمياء أوبنهاور". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 128 (39): 12596-7 . doi : 10.1021/ja063842s . PMID 17002323 . 
  9. ↑ ستيفان كارون؛ روبرت دبليو. دوغر؛ سالي غوت روغيري؛ جون أ. راغان؛ وديفيد هـ. براون ريبين (2006). "عمليات الأكسدة واسعة النطاق في صناعة الأدوية". مجلة الكيمياء 106 (7): 2943-2989 . doi : 10.1021/cr040679f . PMID 16836305 . 
  10. ↑ ديويك، ب. (2001). المنتجات الطبيعية الطبية: منهج التخليق الحيوي ( الطبعة الثانية). وايلي وأولاده. ص 243. ISBN   0471496405.
  11. ↑ ألميدا، ماريا إل إس؛ كوتشوفسكي، بافال؛ باكفال، يان-إي. (1996). "أكسدة 3β-هيدروكسي ستيرويدات من نوع أوبنهاور المحفزة بالروثينيوم. مدخل عالي الكفاءة إلى الهرمونات الستيرويدية ذات وظيفة 4-إين-3-ون". مجلة الكيمياء العضوية 61 (19): 6587-6590 . doi : 10.1021/jo960361q . PMID 11667525 . 
  12. ↑ إيغنيروفا، ل.؛ كاسال، أ. (1976). "انتقال الهيدريد داخل الجزيء في أكسدة أوبنهاور لبعض الستيرويدات ثنائية الهيدروكسيل". ChemPlusChem . 41 (4): 1056–1065 . doi : 10.1135/cccc19761056 .
  13. ^ ميلاس، NA؛ جروسي، فكس؛ بينر، SE؛ كان، س. (1948). "تخليق 1-[cyclohexen-1'-yl]-3-Methyl-1,3,5-Octatrien-7-One (C15 Ketone ) 1 ". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 70 (3): 1292. دوى : 10.1021/ja01183a522 .
  14. ↑ رايش، ر.؛ كيانا، ج. ف. و. (1972). "أكسدة أوبنهاور باستخدام 1-ميثيل-4-بيبيريدون كمستقبل للهيدريد". اتصالات تركيبية . 2 (5): 323. doi : 10.1080/00397917208061988 .
  15. ↑ رايش، ريتشارد؛ كيانا، جون إف دبليو (1972). "أكسدة أوبنهاور باستخدام 1-ميثيل-4-بيبيريدون كمستقبل للهيدريد". اتصالات تركيبية . 2 (5): 323-325 . doi : 10.1080/00397917208061988 .