DESTEK OL

Swern Oksidasyonu

Swern Oksidasyonu: Düşük Sıcaklıkta Alkol Oksidasyonu

Bu bölüm, **Swern oksidasyonu** olarak bilinen ve birincil alkollerin **aldehite**, ikincil alkollerin ise **ketona** dönüştürülmesini sağlayan **hafif, seçici ve düşük sıcaklıkta** çalışan bir yöntemi ele alır. Reaksiyon, **dimetilsülfoxit (DMSO)**, **oksalil klorür [(COCl)2]** ve **trietilamin (Et3N)** kullanılarak **-78°C’de** gerçekleştirilir. Bu yöntem, 1978 yılında **Daniel Swern** ve arkadaşları tarafından geliştirilmiş ve özellikle **hassas fonksiyonel gruplar** içeren moleküllerde tercih edilir. Ancak **kötü kokulu yan ürünleri** (dimetilsülfid) nedeniyle laboratuvarlarda dikkatli uygulanması gerekir.

Kaşif: Daniel Swern

Daniel Swern

Amerikalı kimyager Daniel Swern, Wayne State Üniversitesi’nde çalışırken, DMSO’yu oksalil klorür ile aktive etmenin yeni bir yolunu keşfetmiştir. Bu sistem, klasik krom veya manganez bazlı oksidantlara kıyasla **daha hafif koşullar** sunar. Swern oksidasyonu, doğal ürün sentezinde ve ilaç kimyasında hâlâ yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tarihsel Gelişimi

1978’de yayımlanan makalede, DMSO’nun oksalil klorür ile -60°C’nin altında karıştırıldığında, **kloro(dimetil)sülfanyum iyonu** oluşturduğu gösterilmiştir. Bu elektrofil, alkole saldırır ve ardından trietilamin hidrit soyutlamasıyla karbonil bileşiği oluşur. Reaksiyonun en büyük dezavantajı, **(CH3)2S** (dimetilsülfid) adlı **çok kötü kokulu** yan ürününün oluşmasıdır.

Reaksiyonun Genel Formu

Swern oksidasyonunun genel denklemleri şöyledir:

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

Reaktifler: DMSO + (COCl)2 + Et3N

Çözücü: Diklorometan (CH2Cl2)

Mekanizma şu aşamalardan oluşur:

  1. Aktivasyon: DMSO, oksalil klorür ile -78°C’de reaksiyona girerek kloro(dimetil)sülfanyum iyonu oluşturur.
  2. Alkolat oluşumu: Alkol, bu sülfanyum iyonuna nükleofilik saldırı yapar.
  3. Hidrit soyutlaması: Trietilamin, α-hidrojeni soyutlayarak aldehit/ketonu açığa çıkarır.
  4. Yan ürünler: CO, CO2, (CH3)2S (kötü koku!)

Önemli Kavram: Düşük Sıcaklık Zorunluluğu

Oksalil klorür ile DMSO’nun reaksiyonu **-60°C’nin altında** yapılmalıdır. Aksi takdirde, **Pummerer yeniden dizilimi** gibi yan reaksiyonlar oluşabilir ve verim düşer.

Reaksiyon Koşulları ve Değişkenler

Swern oksidasyonu için tipik koşullar:

  • Substrat: Birincil veya ikincil alkol (hassas fonksiyonel gruplarla uyumlu)
  • DMSO: 2–5 ekivalan
  • Oksalil klorür: 1.5–2 ekivalan
  • Trietilamin: 3–5 ekivalan
  • Çözücü: CH2Cl2
  • Sıcaklık: -78°C (kuru buz/aseton banyosu)
  • Zaman: 15 dakika – 1 saat
Alkol Ürün Notlar
1-Oktenol Oktenal Birincil alkol → aldehit
2-Fenil-2-propanol Asetofenon Aromatik ikincil alkol
Benzil alkol Benzaldehit Yüksek verim, ancak kötü koku
Kolest-5-en-3β-ol Kolestenon Steroid; hassas sistem

Uygulama Alanları

Swern 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: Swern oksidasyonunda DMSO’yu aktive eden reaktif nedir?

Soru 2: Aşağıdakilerden hangisi Swern oksidasyonunun en büyük dezavantajıdır?
a) Yüksek sıcaklık gerektirmesi
b) Kötü kokulu dimetilsülfid üretmesi
c) Sadece aromatik alkollerle çalışması
d) Su ortamında yapılması

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

Temel İlkeler

Swern oksidasyonunu anlamak için:

  • Bu, DMSO, oksalil klorür ve trietilamin kullanan hafif bir oksidasyon yöntemidir.
  • Birincil alkollerden aldehit, ikincil alkollerden keton elde edilir.
  • -78°C’de yapılmalıdır; aksi takdirde yan ürünler oluşur.
  • Yan ürün olarak kötü kokulu dimetilsülfid (CH3)2S oluşur.

Laboratuvar Uygulaması

Tipik bir prosedür: 1 mmol 1-feniletanol, 2 mL diklorometanda -78°C’de çözülür. 2 ekivalan DMSO ve 1.5 ekivalan oksalil klorür damla damla eklenir. 15 dakika karıştırıldıktan sonra 5 ekivalan trietilamin eklenir. Karışım -78°C’de 30 dakika daha karıştırılır, ardından oda sıcaklığına getirilir. Reaksiyon sonunda, su eklenir ve diklorometan ile ekstrakte edilir. Ürün kolon kromatografisi ile saflaştırılır. Verim genellikle %80–95 arasındadır.

Önemli Uyarılar

  • Oksalil klorür **toksik ve nemiyle reaktiftir** — kurutulmuş cam malzeme kullanılmalıdır.
  • Reaksiyon **mutlaka çeker ocakta** yapılmalıdır (CO, CO2 ve (CH3)2S gazları oluşur).
  • Sıcaklık **-60°C’nin üzerine çıkmamalıdır** — Pummerer yan reaksiyonu oluşabilir.
  • Üçüncül alkoller tepkime vermez.
  • DMSO, ciltten geçebilir — eldiven kullanılmalıdır.

Kaynaklar

1. Omura, K., & Swern, D. (1978). Oxidation of alcohols by "activated" dimethyl sulfoxide. A preparative, steric and mechanistic study. Tetrahedron, 34(11), 1651–1660. https://doi.org/10.1016/0040-4020(78)80197-5

2. Tidwell, T. T. (1990). Oxidation of alcohols by activated dimethyl sulfoxide: A preparative, mechanistic, and conformational study. Organic Reactions, 39, 297–576.

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.