Войти
| Реакция Дакина | |
|---|---|
| Названа в честь | Генри Дрисдейла Дакина |
| Тип реакции | Органическая окислительно-восстановительная реакция |
| Идентификаторы | |
| Портал органической химии | дакин-реакция |
| RSC ID онтологии | RXNO: 0000169 |
Окисление Дакина Окисление Дакина (или Реакция Дакина ) представляет собой органическую окислительно-восстановительную реакцию, в которой орто - или пара - гидроксилирован фенил альдегид (2-гидроксибензальдегид или 4-гидроксибензальдегид ) или кетон реагирует с водородом пероксид в основании с образованием бензолдиола и карбоксилата. В целом карбонильная группа окисляется, а пероксид водорода восстанавливается.
Окисление Дакина, которое тесно связано с окислением Байера-Виллигера, не следует путать с реакцией Дакина-Веста, хотя обе названы в честь Генри Дрисдейл Дакин.
Окисление Дакина начинается с нуклеофильного добавления гидропероксида анион к карбонилу углероду, образуя тетраэдрическое промежуточное соединение (2). Промежуточный продукт разрушается, вызывая миграцию [1,2] - арил, отщепление гидроксида и образование фенилового сложного эфира (3). Затем фениловый эфир гидролизуют : нуклеофильное добавление гидроксида из раствора к карбонильному углероду сложного эфира образует второй тетраэдрический промежуточный продукт (4 ), который разрушается, удаляя феноксид и с образованием карбоновой кислоты (5). Наконец, феноксид извлекает кислый водород из карбоновой кислоты, давая собранные продукты (6).
катализируемый основанием механизм окисления Дакина Окисление по Дакину имеет две стадии , ограничивающие скорость : нуклеофильное добавление гидропероксида к карбонильному углероду и миграция [1,2] -арила. Следовательно, общая скорость окисления зависит от нуклеофильности гидропероксида., электрофильность карбонильного углерода и скорость миграции [1,2] -арила. Алкильные заместители на карбонильном углероде, относительные положения гидроксильных и карбонильных групп на арильном кольце наличие других функциональных групп в кольце и реакционная смесь pH - четыре фактора, которые влияют на эти лимитирующие скорость стадии.
В общем, фенилальдегиды более реакционноспособны, чем фенилкетоны, потому что карбонильный углерод кетона менее электрофилен, чем альдегид карбонильный углерод. Разницу можно уменьшить, увеличив температуру реакционной смеси.
Водородная связь в орто-субстрате О-гидроксифенилальдегиды и кетоны окисляются быстрее, чем р- гидроксифенилальдегиды и кетоны в слабоосновных условиях. В о-гидроксисоединениях, когда гидроксильная группа протонирована, внутримолекулярная водородная связь может образовываться между гидроксильным водородом и карбонильным кислородом, стабилизируя резонансная структура с положительным зарядом на карбонильном углероде, таким образом увеличивая электрофильность карбонильного углерода (7 ). При отсутствии этой стабилизации карбонильный углерод п-гидроксисоединений менее электрофилен. Следовательно, о-гидрокси соединения окисляются быстрее, чем п-гидроксисоединения, когда гидроксильная группа протонирована.
Образование продукта карбоновой кислоты М-гидроксисоединения не окисляются до м-бензолдиолов и карбоксилатов. Скорее они образуют фенилкарбоновые кислоты. Это можно объяснить вариациями миграционных способностей арильных колец. Гидроксильные группы орто или пара по отношению к карбонильной группе концентрируют электронную плотность на арильном углероде , связанном с карбонильным углеродом (10c, 11d ). Фенильные группы имеют низкую способность к миграции, но более высокая плотность электронов у мигрирующего углерода увеличивает способность к миграции, облегчая миграцию [1,2] -арила и позволяя реакции продолжаться. М-гидроксисоединения не концентрируют электронную плотность на мигрирующем углероде (12a, 12b, 12c, 12d ); миграционная способность их арильных групп остается низкой. Вместо этого мигрирует бензиловый водород, который имеет наивысшую миграционную способность (8 ), образуя фенилкарбоновую кислоту (9 ).
Концентрация электронной плотности у мигрирующего углерода с пара (вверху) и орто (внизу) гидроксильной группой 
Отсутствие концентрации электронной плотности у мигрирующего углерода с мета-гидроксильной группой Замена фенильных водородов на электронодонорные группы орто или пара на карбонильную группу увеличивает электронную плотность на мигрирующем углероде, способствует миграции [1,2] -арила и ускоряет окисление. Замена электронодонорных групп мета на карбонильную группу не изменяет электронную плотность у мигрирующего углерода; поскольку способность незамещенных фенильных групп к миграции низка, миграция водорода преобладает. Замена электроноакцепторных групп в орто или парах карбонила снижает электронную плотность на мигрирующем углероде (13c ), ингибирует миграцию [1,2] -арила и способствует миграции водорода.
Концентрация позитивных заряд на мигрирующем углероде с пара-нитрогруппой Анион гидропероксида является более реакционноспособным нуклеофилом, чем нейтральный пероксид водорода. Следовательно, окисление ускоряется по мере увеличения pH до pKa уровня перекиси водорода и повышения концентрации гидропероксида. Однако при pH выше 13,5 окисление не происходит, возможно, из-за депротонирования второго пероксидного кислорода. Депротонирование второго пероксидного кислорода предотвратит миграцию [1,2] -арила, потому что одиночный анион оксида слишком щелочной, чтобы его можно было удалить (2).
Депротонирование гидроксильной группы увеличивает отдачу электронов от гидроксильного кислорода. Когда гидроксильная группа находится в орто или пара по отношению к карбонильной группе, депротонирование увеличивает электронную плотность на мигрирующем углероде, способствуя более быстрой миграции [1,2] -арила. Следовательно, миграции [1,2] -арила способствует диапазон pH. который способствует депротонированию, а не протонированной гидроксильной группе.
Окисление Дакина может происходить также в слабокислой среде с механизмом, аналогичным механизм, катализируемый основанием. В метаноле, пероксиде водорода и каталитической серной кислоте карбонильный кислород протонируется (14), после чего водород пероксид присоединяется в качестве нуклеофила к карбонильному углероду с образованием тетраэдрического промежуточного соединения (15 ). После внутримолекулярного переноса протона (16,17) тетраэдрический промежуточный продукт разрушается, происходит миграция [1,2] -арила, и вода удаляется (18 ). Нуклеофильное присоединение метанола к карбонильному углероду дает еще одно тетраэдрическое промежуточное соединение (19 ). После второго внутримолекулярного переноса протона (20,21) тетраэдрический промежуточный продукт разрушается, удаляя фенол и образуя сложный эфир, протонированный у карбонильного кислорода (22 ). Наконец, депротонирование карбонильного кислорода дает собранные продукты и регенерирует кислотный катализатор (23).
Катализируемый кислотой механизм окисления Дакина Добавление борной кислоты в реакционную смесь, катализируемую кислотой, увеличивает выход фенольного продукта по сравнению с продуктом фенилкарбоновой кислоты, даже при использовании фенилальдегидных или кетоновых реагентов с электронодонорными группами мета к карбонильной группе или электроноакцепторными группами орто или пара к карбонильной группе. Борная кислота и пероксид водорода образуют комплекс в растворе, который после добавления к карбонильному углероду способствует миграции арила по сравнению с миграцией водорода, максимизируя выход фенола и снижая выход фенилкарбоновой кислоты.
Использование ионной жидкости растворителя с каталитическим метилтриоксорением (МТО) резко ускоряет окисление Дакина. МТО образует комплекс с пероксидом водорода, который увеличивает скорость добавления перекиси водорода к карбонильному углероду. Однако МТО не изменяет относительные выходы продуктов фенола и фенилкарбоновой кислоты.
Смешивание мочевины и пероксида водорода дает мочевину-водород пероксидный комплекс (UHC). Добавление сухого UHC к не содержащему растворителя фенилальдегиду или кетону также ускоряет окисление по Дакину. Подобно MTO, UHP увеличивает скорость нуклеофильного добавления перекиси водорода. Но в отличие от варианта, катализируемого МТО, вариант, катализируемый мочевиной, не производит потенциально токсичных тяжелых металлов ; он также применялся для синтеза аминооксидов, таких как пиридин-N-оксид.
Окисление Дакина чаще всего используется для синтеза бензолдиолов и алкоксифенолов.. Катехол, например, синтезируется из о-гидрокси- и о-алкоксифенилальдегидов и кетонов и используется в качестве исходного материала для синтеза нескольких соединений, включая катехоламины, производные катехоламина и 4-трет-бутилкатехол, обычный антиоксидант и ингибитор полимеризации. Другие синтетически полезные продукты окисления Дакина включают гваякол, предшественник нескольких ароматизаторов; гидрохинон, обычное проявление фотографий; и 2-трет-бутил-4-гидроксианизол и 3-трет-бутил-4-гидроксианизол, два антиоксиданта, обычно используемые для консервирования упакованных пищевых продуктов. Кроме того, окисление Дакина полезно в синтезе индолехинонов, природных соединений, которые проявляют высокую антибиотическую, противогрибковую и противоопухолевую активность.
