Катехол

Катехол (или ), также известное как пирокатехол или 1,2-дигидроксибензол, представляет собой токсичное органическое соединение с молекулярной формулой C 6H4(OH) 2. Это орто изомер трех изомерных бензолдиолов. Это бесцветное соединение встречается в природе в следовых количествах. Впервые он был обнаружен деструктивной перегонкой растительного экстракта катехина. Около 20 000 тонн катехола в настоящее время ежегодно производится синтетическим путем в качестве товарного органического химического вещества, в основном в качестве прекурсора пестицидов, ароматизаторов и ароматизаторов.

Катехол представляет собой перистые белые кристаллы, которые очень быстро растворяются в воде.

Содержание

1 Выделение и синтез
2 Реакции
- 2.1 Органическая химия
- 2.2 С ионами металлов
- 2.3 Редокс-химия
3 Природные явления
- 3.1 Наличие катехоловой части
4 Использует
5 Производные катехола
6 Номенклатура
7 См. Также
8 Ссылки
9 Внешние ссылки

Выделение и синтез

Катехол был впервые выделен в 1839 г. - Эдгар Хьюго Эмиль Рейнш (1809–1884) путем его дистилляции из твердого дубильного препарата катехина, который является остатком катеху, вареного или концентрированного сока Mimosa catechu (Acacia catechu ). При нагревании катехина выше точки его разложения вещество, которое Райнш впервые назвал Brenz-Katechusäure (обожженная катехиновая кислота), сублимировалось в виде белых высолов. Это был продукт термического разложения флаванолов в катехине. В 1841 году и Вакенродер, и Цвенгер независимо друг от друга заново открыли катехол; Сообщая о своих открытиях, Philosophical Magazine придумал название пирокатехин. К 1852 году Эрдманн понял, что катехол - это бензол с двумя добавленными к нему атомами кислорода; в 1867 году Август Кекуле понял, что катехол представляет собой диол бензола, поэтому к 1868 году катехол был указан как пирокатехол. В 1879 году Журнал химического общества рекомендовал называть катехол «катехолом», и в следующем году он был внесен в список как таковой.

С тех пор было показано, что катехол встречается в свободной форме в естественных условиях в кино и в бук деготь. Его сульфоновая кислота была обнаружена в моче лошадей и людей.

Катехол получают в промышленных масштабах путем гидроксилирования фенола с использованием пероксид водорода.

C6H5OH + H 2O2→ C 6H4(OH) 2 + H 2O

Ранее его получали гидроксилированием салицилальдегида с использованием пероксида водорода, а также гидролиз 2-замещенных фенолов, особенно 2-хлорфенола, горячими водными растворами, содержащими гидроксиды щелочных металлов. Его производное метилового эфира, гваякол, превращается в катехол посредством гидролиза связи CH 3 -O, чему способствует иодоводородная кислота.

Реакции

Органические химия

Как и другие дифункциональные производные бензола, катехол легко конденсируется с образованием гетероциклических соединений. Циклические сложные эфиры образуются при обработке дихлор электрофилами. Например, использование трихлорида фосфора или оксихлорида фосфора дает циклический хлор фосфонит или хлор фосфонат соответственно; сульфурилхлорид дает сульфат ; и фосген дает карбонат :

C6H4(OH) 2 + XCl 2 → C 6H4(O2X) + 2 HCl

где X = PCl или P (O) Cl; SO 2 ; CO.

Катехины производят хиноны с добавлением нитрата аммония церия (CAN).

С ионами металлов

Катехол представляет собой сопряженную кислоту хелатирующего агента, широко используемого в координационной химии. Основные растворы катехола реагируют с железом (III) с образованием красного [Fe (C 6H4O2)3]. Хлорид железа дает зеленую окраску с водным раствором, в то время как щелочной раствор быстро меняется на зеленый и наконец, до черного цвета при контакте с воздухом. Железосодержащие ферменты диоксигеназы катализируют расщепление катехола.

Редокс-химия

Катехол образуется с помощью обратимых двух электрон, двухпротонное восстановление 1,2-бензохинона (E ° = +795 мВ против SHE ; E m (pH 7) = +380 мВ vs SHE).

Катехолатный дианион окислительно-восстановительного ряда, моноанионный семихинонат и бензохинон вместе называются диоксоленами . Диоксолены используются в качестве лигандов.

Встречаются в природе

Небольшие количества катехола естественным образом содержится в фруктах и овощах вместе с ферментом полифенолоксидазой (также известной как катехолаза или катехолоксидаза). При смешивании фермента с субстрат и воздействие кислорода gen (например, если картофель или яблоко разрезать и оставить без использования), бесцветный катехол окисляется до красновато-коричневых меланоидных пигментов, производных бензохинона. Фермент инактивируется путем добавления кислоты, такой как лимонная кислота, содержащаяся в лимонном соке. Исключение кислорода также предотвращает реакцию потемнения. Однако активность фермента увеличивается при более низких температурах. Бензохинон считается антимикробным, свойством, которое замедляет порчу поврежденных фруктов и других частей растений.

Он является одним из основных природных фенолов в аргановом масле и является компонентом кастореума, вещества касторовой железы бобров, используется в парфюмерии. Он также обнаружен в Agaricus bisporus.

. Наличие катехоловой составляющей

Катехоловые части также широко встречаются в мире природы. Членистоногие кутикула состоит из хитина, связанного катехоловой частью с белком. Кутикула может быть усилена сшиванием (дубление и склеротизация ), в частности, у насекомых, и, конечно, биоминерализацией. Катехины, такие как DHSA, вырабатываются в результате метаболизма холестерина такими бактериями, как Mycobacterium tuberculosis.

Урушиолы - это существующие в природе органические соединения, которые имеют структуру катехолового скелета. и дифенольную функциональность, но с алкильными группами, замещенными в ароматическом кольце. Урушиолы - раздражающие кожу яды, обнаруженные в растениях, например ядовитый плющ и т. Д.

Катехоламины являются биохимически значимыми фенэтиламином гормонами и нейротрансмиттеры, в которых фенильная группа имеет структуру катехолового скелета.

Молекула катехина, другого природного соединения, присутствующего в чае, содержит катехиновую группу.

Использование

Приблизительно 50% синтетического катехола расходуется на производство пестицидов, остальная часть используется в качестве прекурсора для тонких химикатов, таких как парфюмерия и фармацевтика. Это обычный строительный блок в органическом синтезе. Некоторые промышленно значимые ароматизаторы и ароматизаторы получают на основе катехина. Гуаякол получают метилированием катехола и затем превращают в ванилин в масштабе около 10 млн кг в год (1990). Родственный моноэтиловый эфир катехола превращается в этилванилин, компонент шоколадных кондитерских изделий. 3-Транс-изокамфилциклогексанол, широко используемый в качестве замены сандалового масла, получают из катехола через гваякол и камфору. Пиперональ, цветочный аромат, получают из простого метиленового эфира катехола с последующей конденсацией с глиоксалем и декарбоксилированием.

Катехол используется как черно-белый фотографический разработчик, но, за исключением некоторых приложений специального назначения, его использование в основном историческое. По слухам, он кратковременно использовался в разработчике Eastman Kodak HC-110 и, по слухам, является компонентом разработчика Neofin Blau компании Tetenal. Это ключевой компонент Finol от Moersch Photochemie в Германии. Пионером в разработке современных катехинов стал известный фотограф Сэнди Кинг. Его формула «PyroCat» популярна среди современных черно-белых пленочных фотографов. С тех пор работа Кинга вдохновила на дальнейшее развитие в 21 веке других, таких как Джей Де Фер с разработчиками Hypercat и Obsidian Acqua и др.

Производные катехолов

Катехоловый скелет встречается в различных природных такие продукты, как урушиолы, которые являются раздражающими кожу ядами, обнаруженными в растениях, таких как ядовитый плющ, и катехоламины, имитирующие их препараты ( такие как MDMA ), гормоны / нейротрансмиттеры и катехин, который содержится в чае. Многие производные пирокатехина были предложены для терапевтического применения.

Номенклатура

Хотя встречается редко, официально «предпочтительным IUPAC названием» (PIN) катехола является бензол-1,2-диол. Тривиальное название пирокатехол - это сохраненное название ИЮПАК в соответствии с Рекомендациями по номенклатуре органической химии 1993 года.

См. Также

Ссылки

Эта статья включает текст из публикации, находящейся в общественном достоянии : Chisholm, Hugh, ed.. (1911). «Катеху ». Encyclopædia Britannica (11-е изд.). Cambridge University Press.

Внешние ссылки

На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Катехолами.

Международная карта химической безопасности 0411
Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
Монография IARC: «Катехол «
Номенклатура органической химии ИЮПАК (онлайн-версия« Синей книги »)