Окисление по Оппенауэру

Окисление Оппенауэра, названное в честь Руперта Виктора Оппенауэра, представляет собой щадящий метод селективного окисления вторичных спиртов в кетоны^[1].

Реакция является обратной реакции восстановления Меервейна-Понндорфа-Верлея^[2]. Спирт окисляют изопропоксидом алюминия в избытке ацетона. Это смещает равновесие в сторону продукта.

Окисление является высокоселективным для вторичных спиртов и не окисляет другие чувствительные функциональные группы, такие как амины и сульфиды^[3]. Хотя первичные спирты можно окислять в условиях Оппенауэра, первичные спирты редко окисляются этим методом из-за конкурирующей альдольной конденсации альдегидов. Окисление Оппенауэра до сих пор используется для окисления субстратов восприимчивых к кислотах. Метод был в значительной степени вытеснен методами окисления на основе хроматов (например, хлорхромата пиридиния) или диметилсульфоксида (например, окисление Сверна) или окисление Десса-Мартина из-за использования относительно мягких и нетоксичных реагентов (например, реакция проводится в смесях ацетона и бензола). Окисление Оппенауэра широко используется в различных промышленных процессах, таких как синтез стероидов, гормонов, алкалоидов, терпенов и т. д.

На первом этапе этого механизма спирт (1) координируется с алюминием, образуя комплекс (3), который затем на втором этапе депротонируется алкоголят-ионом (4) с образованием промежуточного алкоголята(5). На третьем этапе окислитель ацетон (7) и субстрат спирт связываются с алюминием. Ацетон координируется с алюминием, который активирует его для перехода гидрида из алкоголята. Катализируемый алюминием гидридный сдвиг от α-углерода спирта к карбонильному углероду ацетона происходит через шестичленное переходное состояние (8). Желаемый кетон (9) образуется после переноса гидрида^[4].

Преимуществом метода окисления по Оппенауэру является использование относительно недорогих и нетоксичных реагентов. Условия реакции мягкие и щадящие, поскольку субстраты обычно нагревают в смесях ацетона и бензола. Еще одним преимуществом окисления по Оппенауэру, которое делает его уникальным по сравнению с другими методами окисления, такими как хлорхромат пиридиния (PCC) и периодинан Десса-Мартина, является то, что вторичные спирты окисляются гораздо быстрее первичных спиртов, благодаря чему может быть достигнута хемоселективность. Кроме того, не происходит переокисления альдегидов в карбоновые кислоты в отличие от других методов окисления, таких как окисление Джонса^[4].

Окисление Оппенауэра используется в фармацевтической промышленности для приготовления анальгетиков, таких как морфин и кодеин. Например, кодеинон получают путем окисления кодеина по Оппенауэру^[9].

Окисление Оппенауэра также используется для синтеза гормонов. Прогестерон получают путем окисления прегненолона по Оппенауэру^[10].

Небольшая вариация окисления Оппенауэра также используется для синтеза производных стероидов. Например, эффективная каталитическая версия окисления Оппенауэра, в которой используется рутениевый катализатор, была разработана для окисления 5-ненасыщенных 3β-гидроксистероидов до соответствующего 4-ен-3-она^[11].

Окисление Оппенауэра также используется в синтезе лактонов из 1,4- и 1,5- диолов^[12].

Распространенной побочной реакцией окисления Оппенауэра является катализируемая основанием альдольная конденсация альдегидного продукта, который имеет α-атомы водорода, с образованием либо β- гидроксиальдегидов, либо α, β- ненасыщенных альдегидов^[13].

Другая побочная реакция — реакция Тищенко альдегидных продуктов без α-водорода, но ее можно предотвратить, используя безводные растворители^[4]. Другая общая побочная реакция – это миграция двойной связи при окислении субстратов аллилового спирта^[14].