Из пара-замещенных фенолов получились мета-замещенные
Канадские химики придумали, как из пара-замещенных фенолов получать их мета-замещенные изомеры. Для этого, пишут ученые в Nature Chemistry, нужно было сначала окислить фенол до орто-хинона, затем селективно получить из хинона диазосоединение, а его, в свою очередь, восстановить.
Эта новость появилась на N + 1 при поддержке ежегодной Национальной премии в области будущих технологий «Вызов». В 2023 году ее присудили за ионный квантовый процессор, магниты из высокотемпературного сверхпроводника, вычислительные устройства на основе поляритонов и оптический транзистор, а также открытия, позволившие создать новые подходы для лечения заболеваний мозга
Фенолы — это ароматические соединения, в которых к бензольному кольцу присоединена гидроксильная группа. За счет неподеленной пары электронов на атоме кислорода гидроксильная группа выступает для бензольного кольца донором электронной плотности. Причем наибольший эффект испытывают пара- (напротив гидроксильной группы) и орто- (рядом с гидроксильной группой) положения кольца. За счет этого фенолы легко вступают в реакции электрофильного ароматического замещения с образованием разных пара- и орто-замещенных продуктов. А удобных методов получения мета-замещенных фенолов химики до сих пор не придумали.
Эту проблему решили Жан-Филипп Ламб (Jean-Philip Lumb) и Саймон Эдельманн (Simon Edelmann) из Университета Макгилла. Они разработали трехстадийную методику изомеризации пара-замещенных фенолов в мета-замещенные. Гипотеза ученых состояла в том, что пара-замещенный фенол можно сначала окислить до орто-хинона, а одну из двух карбонильных групп селективно превратить в диазогруппу. После этого диазогруппу можно восстановить и получить нужный мета-изомер.
Чтобы подтвердить свою гипотезу, химики смешали пара-бензилоксифенол c 2-иодоксибензойной кислотой (IBX) в диметилформамиде. В результате окисления образовался орто-хинон с двумя карбонильными группами. Чтобы провести селективное диазотирование одной из групп, ученые протестировали несколько ароматических гидразидов, которые реагируют с карбонильной группой с образованием диазосоединения. В результате выяснилось, что лучший результат дает 2,4,6-триизопропилбензолсульфоногидразид — в реакции селективно образуется только одно диазосоединение. Его химики смешали с 10 процентами ацетонитрильного комплекса меди [Cu(CH3CN)4]BF4 и избытком фосфорноватистой кислоты H3PO2 — в результате диазогруппа восстановилась, и получился целевой мета-бензилоксифенол.
После более тщательного подбора условий всех трех реакций исследователи изомеризовали разные пара-замещенные фенолы. В результате они получили мета-изомеры аминоксилоты тирозина, природного изофлавона генистеина, а также хиральный фенилэфрин и мета-замещенное производное пестицида пирипроксифена.
Так ученые придумали удобный способ синтеза мета-замещенных фенолов. Причем промежуточные продукты — орто-хинон и диазосоединение — химики не выделяли в чистом виде, а просто переносили в другой реакционный сосуд, в котором проводили следующую реакцию.
Ранее мы рассказывали о том, как химики научились получать фенолы с помощью веселящего газа и никелевого катализатора.
Обычно для этой реакции необходимы дорогие иридиевые катализаторы
Химики из США синтезировали кобальтовый комплекс, который оказался селективным катализатором борилирования аренов. При этом реакция работала не хуже, чем на дорогих иридиевых катализаторах, а ее селективность можно было контролировать выбором борилирующего агента. Исследование опубликовано в Science.