Реакция формилирования в органической химии относится к органическим реакциям , в которых органическое соединение является функционализированной с формильной группой (-CH = O). Реакция идет по пути к альдегидам ( C -CH = O), формамидам ( N -CH = O) и сложным эфирам формиата ( O -CH = O). Реагент, доставляющий формильную группу, называется формилирующим агентом . [1] Особенно важным процессом формилирования является гидроформилирование, при котором алкены превращаются в гомологированный альдегид. Конверсия бензолав бензальдегид лежит в основе реакции Гаттермана – Коха :
Ароматическое формилирование
Реакции формилирования представляют собой форму электрофильного ароматического замещения и поэтому лучше всего работают, когда ароматические исходные материалы богаты электронами. Фенолы встречаются очень часто, поскольку они могут быть легко депротонированы с образованием феноксидов, которые являются отличными нуклеофилами, также можно ожидать реакции других богатых электронами субстратов, таких как мезитилен , пиррол или конденсированные ароматические кольца. Бензол будет реагировать в агрессивных условиях, но дезактивированные кольца, такие как пиридин , трудно эффективно формилировать.
Селективное орто-формилирование фенолов
Обычно ожидается, что фенол прореагирует с образованием смеси орто- и пара- продуктов, однако многие реакции формилирования будут селективно давать только орто-продукт (например, 2-гидроксибензальдегид ). Это может быть объяснено сильными привлекательными взаимодействиями между фенолятом и реагентом формилирующего в процессе реакции, например , ионных взаимодействия с катионными центрами азота в реакции Вильсмайера-Хаак и Duff реакции или координации высоких металлов окисления в формилировании Казирагов и реакция риха ( см. реакцию Кольбе – Шмитта ). Прямая реакция между фенолом и параформальдегидом возможна с помощью формилирования Казирагов , [2] все других методы , используемых замаскированных форм формальдегида, в части , чтобы ограничить образование фенолформальдегидных смол . Альдегиды сильно дезактивируют, и, как таковые, фенолы обычно реагируют только один раз, однако некоторые реакции, такие как реакция Даффа , могут давать двойное присоединение. [3]
Другие субстраты
Формилирование можно применять к другим ароматическим кольцам. Поскольку это обычно начинается с нуклеофильной атаки ароматической группы, электронная плотность кольца является важным фактором. Известно, что некоторые ароматические соединения, такие как пиррол, региоселективно формилируют. [4]
Формилирование бензольных колец может быть достигнуто с помощью реакции Гаттермана и реакции Гаттермана-Кох . Они включают катализ сильной кислотой и протекают аналогично реакции Фриделя – Крафтса .
Формилирование бензольных колец может быть выполнено хлорметилированием Бланка и дальнейшим окислением хлорметильной группы. Высокоактивированные субстраты, такие как фенолы и анилины , не являются подходящими субстратами, так как они подвергаются дальнейшей электрофильной атаке алкилированием Фриделя-Крафтса. Деактивированные субстраты подходят для этой реакции, хотя производство небольших количеств высококанцерогенного бис (хлорметилового) эфира является недостатком для промышленного применения.
Список реакций ароматического формилирования
- Диметилформамид и оксихлорид фосфора в реакции Вильсмайера-Хаака . [5]
- Гексаметилентетрамин в реакции Даффа и реакции Соммеле
- Окись углерода и соляная кислота в реакции Гаттермана-Коха
- Цианиды в реакции Гаттермана . Этот метод synthetizes ароматических альдегидов , используя хлористый водород и цианистый водород (или другой металлический цианид в качестве такого цианида цинка ) в присутствии катализаторов кислот Льюиса:
- Хлороформ в реакции Реймера-Тимана
- дихлорметилметиловый эфир при формилировании по Рихе . Формилирование 3-метиламино-1-пропанола формамидом (вместо этилхлорформиата ) в качестве защитной группы при получении протриптилина . Формамид также использовался (вместо муравьиной кислоты) при синтезе примидона .
Алифатическое формилирование
Гидроформилирование алкенов - наиболее важный метод алифатического формилирования, однако он в значительной степени ограничен промышленными условиями из-за высоких температур и давления. Существуют несколько способов специальности для лабораторного масштаба синтеза, в том числе реакции соммля , синтеза альдегида Bouveault или синтеза альдегида Bodroux-Чичибабин .
Смотрите также
- Гидроформилирование
- Гидроацилирование
Рекомендации
- ^ Олах, Джорджия ; Ohannesian, L .; Арванаги, М. (1987). «Формилирующие агенты». Chem. Ред . 87 : 671–686. DOI : 10.1021 / cr00080a001 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Казираги, Джованни; Каснати, Джузеппе; Апулия, Джузеппе; Сартори, Джованни; Теренги, Джулиана (1980). «Селективные реакции между фенолами и формальдегидом. Новый путь к салицилальдегидам». Журнал химического общества, Перкин Сделка 1 : 1862. DOI : 10.1039 / P19800001862 .
- ^ Линдой, Леонард Ф. (июль 1998 г.). «Моно- и диформилирование 4-замещенных фенолов: новое применение реакции Даффа». Синтез . 1998 (07): 1029–1032. DOI : 10,1055 / с-1998-2110 .
- ^ Варасина, Такуя; Мацуура, Дайсуке; Сэнгоку, Тэцуя; Такахаши, Масаки; Йода, Хидеми; Кимура, Ёсиказу (16 октября 2018 г.). «Региоселективное формилирование пиррол-2-карбоксилата: кристаллический реагент Вильсмайера против дихлорметилалкилового эфира». Исследования и разработки в области органических процессов . DOI : 10.1021 / acs.oprd.8b00233 .
- ^ Ding, S .; Цзяо, Н. (2012). « N, N- диметилформамид: многоцелевой строительный блок». Энгью. Chem. Int. Эд . 51 : 9226–9237. DOI : 10.1002 / anie.201200859 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )