DESTEK OL

Pfitzner–Moffatt Oksidasyonu

Pfitzner–Moffatt Oksidasyonu: DMSO ve DCC ile Hafif Alkol Oksidasyonu

Bu bölüm, **Pfitzner–Moffatt oksidasyonu** olarak bilinen ve birincil alkollerin **aldehite**, ikincil alkollerin ise **ketona** dönüştürülmesini sağlayan **hafif ve seçici** bir oksidasyon yöntemini ele alır. Reaksiyon, **dimetilsülfoxit (DMSO)**, **disikloheksilkarbodiimid (DCC)** ve **zayıf bir asit** (genellikle piridinyum trifluoroasetat veya asetik asit) kullanılarak gerçekleştirilir. Bu yöntem, 1963 yılında **M. J. Pfitzner** ve **J. G. Moffatt** tarafından geliştirilmiş ve özellikle **düşük sıcaklıkta** ve **nötr koşullarda** çalışan bir alternatif sunmuştur. Pfitzner–Moffatt, Swern oksidasyonuna benzer mekanizmaya sahip olmakla birlikte, **daha az aşırı soğuk koşullar** gerektirir.

Kaşifler: M. J. Pfitzner ve J. G. Moffatt

M. J. Pfitzner & J. G. Moffatt

Kanadalı kimyagerler Pfitzner ve Moffatt, McMaster Üniversitesi’nde çalışırken, DMSO’yu karbodiimidlerle aktive etmenin yeni bir yolunu keşfetmişlerdir. Bu sistem, oksalil klorür gibi aşırı reaktif reaktiflerin yerine **daha kontrollü bir aktivasyon** sağlar. Yöntem, özellikle hassas substratlar için idealdir çünkü -30°C gibi “ılıman” soğuklukta çalışır (Swern’in -78°C’ye kıyasla).

Tarihsel Gelişimi

1963’te yayımlanan makalede, DCC’nin DMSO ile etkileşerek sülfanyum iyonu oluşturduğu gösterilmiştir. Bu iyon, alkole nükleofilik saldırı yapar ve ardından asit varlığında hidrit soyutlaması gerçekleşir. Pfitzner–Moffatt yöntemi, **yan ürün olarak disikloheksilüre (DCU)** oluşturur — bu katı bir maddedir ve filtrasyonla kolayca uzaklaştırılır.

Reaksiyonun Genel Formu

Pfitzner–Moffatt oksidasyonunun genel denklemleri şöyledir:

  • Birincil alkol: R–CH2OH → R–CHO
  • İkincil alkol: R1R2CHOH → R1R2C=O

Reaktifler: DMSO + DCC + zayıf asit (örneğin piridinyum trifluoroasetat)

Çözücü: Diklorometan (CH2Cl2)

Mekanizma şu aşamalardan oluşur:

  1. Aktivasyon: DMSO, DCC ile etkileşerek sülfanyum iyonu oluşturur.
  2. Alkolat oluşumu: Alkol, sülfanyum iyonuna nükleofilik saldırı yapar.
  3. Hidrit soyutlaması: Zayıf asit (H–A), α-hidrojeni protonlar ve karbonil bileşiği (aldehit/keton) açığa çıkar.
  4. Yan ürün: DCC → DCU (disikloheksilüre, katı)

Önemli Kavram: Katı Yan Ürün

DCU (disikloheksilüre), reaksiyon sonunda **beyaz bir çökelek** olarak çöker. Bu, ürünün saflaştırılmasını kolaylaştırır çünkü filtrasyonla uzaklaştırılabilir. Ancak DCU, bazen jelatinimsi olabilir ve süzülmesi zorlaşabilir.

Reaksiyon Koşulları ve Değişkenler

Pfitzner–Moffatt oksidasyonu için tipik koşullar:

  • Substrat: Birincil veya ikincil alkol (hassas fonksiyonel gruplarla uyumlu)
  • DMSO: 2–5 ekivalan
  • DCC: 1.5–2 ekivalan
  • Asit: Piridinyum trifluoroasetat veya asetik asit (1 ekivalan)
  • Çözücü: CH2Cl2
  • Sıcaklık: -30°C → 0°C
  • Zaman: 1–4 saat
Alkol Ürün Notlar
1-Oktenol Oktenal Birincil alkol → aldehit
2-Fenil-2-propanol Asetofenon Aromatik ikincil alkol
Benzil alkol Benzaldehit Yüksek verim
Kolest-5-en-3β-ol Kolestenon Steroid; hassas sistem

Uygulama Alanları

Pfitzner–Moffatt oksidasyonu, sentetik organik kimyada çeşitli alanlarda kullanılır:

  • Doğal Ürün Sentezi: Aldehit içeren fragrans ve feromon moleküllerinin hazırlanmasında.
  • İlaç Kimyası: Farmasötik ara ürünlerin oksidasyonunda.
  • Eğitim: Organik laboratuvarlarda DMSO bazlı oksidasyon örneği.
  • Hassas Moleküller: Epoksit, enol eter gibi grupların korunduğu sentezlerde.

Uygulama Soruları

Soru 1: Pfitzner–Moffatt oksidasyonunda DMSO’yu aktive eden reaktif nedir?

Soru 2: Aşağıdakilerden hangisi Pfitzner–Moffatt yönteminin yan ürünüdür?
a) Dimetilsülfid
b) Disikloheksilüre (DCU)
c) Trietilamin hidroklorür
d) Sodyum klorür

Soru 3: 1-Feniletanol Pfitzner–Moffatt koşullarında hangi ürüne dönüşür?
a) Fenilasetik asit
b) Asetofenon
c) Stiren
d) Benzaldehit

Temel İlkeler

Pfitzner–Moffatt oksidasyonunu anlamak için:

  • Bu, DMSO ve DCC kullanan hafif bir oksidasyon yöntemidir.
  • Birincil alkollerden aldehit, ikincil alkollerden keton elde edilir.
  • DCC, DMSO’yu aktive eder; asit hidrit soyutlamasını kolaylaştırır.
  • Yan ürün DCU’dur ve filtrasyonla uzaklaştırılır.

Laboratuvar Uygulaması

Tipik bir prosedür: 1 mmol 1-feniletanol, 2 mL diklorometanda -30°C’de çözülür. 2 ekivalan DMSO ve 1.5 ekivalan DCC eklenir. 15 dakika karıştırıldıktan sonra 1 ekivalan piridinyum trifluoroasetat eklenir. Karışım 0°C’ye kadar ısıtılıp 2 saat karıştırılır. Reaksiyon sonunda, DCU çöker ve süzülerek uzaklaştırılır. Süzüntü, suyla yıkanır ve ürün kolon kromatografisi ile saflaştırılır. Verim genellikle %75–90 arasındadır.

Önemli Uyarılar

  • DCC nemli havada hidrolize olur — kurutulmuş cam malzeme kullanılmalıdır.
  • DCC cilt ve solunum yolları için alerjeniktir — dikkatli kullanılmalıdır.
  • Üçüncül alkoller tepkime vermez.
  • DCU bazen jelatinimsi olabilir; Celite® ile süzme önerilir.
  • DMSO, ciltten geçebilir — eldiven kullanılmalıdır.

Kaynaklar

1. Pfitzner, K. E., & Moffatt, J. G. (1963). The use of dicyclohexylcarbodiimide in the oxidation of alcohols to carbonyl compounds. Journal of the American Chemical Society, 85(19), 3027–3028. https://doi.org/10.1021/ja00902a053

2. Omura, K., & Swern, D. (1978). Oxidation of alcohols by "activated" dimethyl sulfoxide. Tetrahedron, 34(11), 1651–1660.

3. Smith, M. B., & March, J. (2007). March’s Advanced Organic Chemistry (6th ed.). Wiley.

4. Nicolaou, K. C., & Sorensen, E. J. (1996). Classics in Total Synthesis. VCH Publishers.