Ossidazione di Oppenauer
L’ossidazione di Oppenauer, è un metodo per ossidare selettivamente gli alcoli secondari a chetoni. La reazione prende il nome dal chimico austriaco Rupert Viktor Oppenauer che la riportò nel 1937. Nella reazione di ossidazione di Oppenauer, si utilizza un eccesso di un chetone, come, ad esempio l’acetone per trasformare un alcol secondario a chetone.
Nella reazione di ossidazione di Oppenauer si utilizza, quale catalizzatore, un alcossido metallico e, in particolare, l’isopropossido di alluminio composto chimico solitamente indicato con la formula Al(O- i -Pr)3 , dove i -Pr è il gruppo isopropilico ovvero (–CH(CH3)2. In talune circostanze sono utilizzati catalizzatori a base di metalli di transizione come l’alcossido di zirconio (IV)
Nell’ossidazione di Oppenauer il catalizzatore funge da accettore di ioni idruro. In linea teorica l’ossidazione di Oppenauer può avvenire anche con gli alcoli primari. Tuttavia l’ossidazione degli alcoli primari, è spesso problematica a causa delle reazioni collaterali concorrenti dell’aldeide del prodotto, tra cui la condensazione aldolica con il chetone quale accettore e le reazioni di Tishchenko che portano agli esteri.
Meccanismo dell’ossidazione di Oppenauer
Nel primo stadio della reazione di ossidazione l’ossigeno del gruppo alcolico attacca con il suo doppietto elettronico l’alluminio dell’isopropossido di alluminio per formare un complesso in cui l’ossigeno ha una carica positiva.
Nel secondo stadio della reazione questo ossigeno viene deprotonato da uno ione alcossido. Nel terzo stadio il chetone presente in soluzione attacca l’alluminio per dare un complesso in cui sia il chetone che il substrato alcolico sono legati all’allumino.
Nello stadio successivo il complesso viene attivato dallo spostamento dello ione idruro del carbonio in α dell’alcol al gruppo carbonilico dell’acetone attraverso uno stato di transizione che coinvolge 6 atomi a forma di sedia. Dopo lo spostamento dello ione idruro, si forma il chetone desiderato in cui sono legati al gruppo carbonilico i due gruppi inizialmente presenti nell’alcol secondario.
Ossidazione e riduzione
La riduzione di Meerwein-Ponndorf-Verley nota come MPV Reduction consiste nella riduzione del gruppo carbonilico presente in aldeidi e chetoni con formazione, rispettivamente di alcoli primari e secondari.
La reazione è altamente selettiva e interessa esclusivamente il gruppo carbonilico senza interagire e non coinvolge altri gruppi funzionali e ciò costituisce il grande vantaggio di questa reazione rispetto all’uso di agenti riducenti a base di idruri metallici.
La riduzione di Meerwein-Ponndorf-Verley è considerata come l’opposto dell’ossidazione di Oppenauer in cui gli alcoli secondari sono ossidati a chetoni e gli alcoli secondari sono ossidati ad aldeidi tramite un’ossidazione selettiva. Insieme le due reazioni sono denominate reazioni MPVO.
La riduzione di Meerwein-Ponndorf-Verley è chemoselettiva, si svolge in condizioni di reazione blande, ha semplicità operativa e basso costo. Non coinvolge altri gruppi funzionali come doppi legami o tripli legami così come su altri composti carbonilici enolizzabili come β-chetoesteri o β-dichetoni.
Condizioni e applicazioni
L’ossidazione di Oppenauer è selettiva in quanto non vengono ossidati altri gruppi come il gruppo amminico e il solfuro e utilizzata causa del suo utilizzo di reagenti relativamente blandi e non tossici contrariamente a metodi di ossidazione.
Le condizioni di reazione sono blande poiché i substrati sono generalmente riscaldati in miscele di acetone/ benzene ma gli svantaggi di questo metodo includono l’uso di alte temperature, grandi quantità di accettori di chetoni idruri e la produzione di prodotti di condensazione aldolica con gli accettori di idruri.
Per evitare reazioni collaterali sono stati di recente utilizzati composti organici dell’alluminio come catalizzatore e 2,2-dimetilpropanale come accettore di idruro. Inoltre uno degli svantaggi dell’ossidazione di Oppenauer è che si tratta di un processo lento e comporta temperature elevate.
La reazione ha varie applicazioni tra cui la sintesi di morfina e codeina, ormoni e, in particolare, il progesterone preparato dall’ossidazione di Oppenauer a partire dal pregnenolone. La reazione è utilizzata anche, con opportune modifiche, per ottenere derivati steroidei e nella sintesi dei lattoni a partire da 1,4 e 1,5 dioli.
