Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Химическая реакция, используемая для синтеза арилгалогенидов из солей арилдиазония.
Chemical reaction used to synthesize aryl halides from aryl diazonium salts
Реакция Сандмейера – это химическая реакция, используемая для синтеза арилгалогенидов из солей арилдиазония с использованием солей меди в качестве реагентов или катализаторов. Она является примером радикальной нуклеофильной ароматической подстановки. Реакция Сандмейера предоставляет метод для проведения уникальных превращений бензола, таких как галогенирование, цианирование, трифторметилирование и гидроксилирование. Реакция была открыта в 1884 году швейцарским химиком Трауготтом Сандмейером, когда он пытался синтезировать фенилацетилен из хлорида бензендиазония и ацетилида меди(I). Вместо этого основным выделенным продуктом был хлорбензол. В настоящее время реакция Сандмейера относится к любому методу замещения ароматической аминогруппы посредством получения ее диазониевой соли с последующим замещением нуклеофилом в присутствии каталитических солей меди(I). Наиболее часто используемыми реакциями Сандмейера являются хлорирование, бромирование, цианирование и гидроксилирование с использованием CuCl, CuBr, CuCN и Cu2O соответственно. Недавно была разработана трифторметилирование солей диазония, которая называется реакцией «типа Сандмейера». Соли диазония также реагируют с боратами, йодидами, тиолами, водой, гипофосфорной кислотой и другими веществами, а фторирование может быть проведено с использованием тетрафторборатов (реакция Балца–Шимана). Однако, поскольку эти процессы не требуют металлического катализатора, они обычно не классифицируются как реакции Сандмейера. В многочисленных разработанных вариантах также использовались другие соли переходных металлов, включая медь(II), железо(III) и кобальт(III). Благодаря широкой области синтетического применения, реакция Сандмейера, наряду с другими превращениями диазониевых соединений, дополняет электрофильное ароматическое замещение.
The Sandmeyer reaction is a chemical reaction used to synthesize aryl halides from aryl diazonium salts using copper salts as reagents or catalysts. It is an example of a radical nucleophilic aromatic substitution. The Sandmeyer reaction provides a method through which one can perform unique transformations on benzene, such as halogenation, cyanation, trifluoromethylation, and hydroxylation. The reaction was discovered in 1884 by Swiss chemist Traugott Sandmeyer, when he attempted to synthesize phenylacetylene from benzenediazonium chloride and copper(I) acetylide. Instead, the main product he isolated was chlorobenzene. In modern times, the Sandmeyer reaction refers to any method for substitution of an aromatic amino group via preparation of its diazonium salt followed by its displacement with a nucleophile in the presence of catalytic copper(I) salts. The most commonly employed Sandmeyer reactions are the chlorination, bromination, cyanation, and hydroxylation reactions using CuCl, CuBr, CuCN, and Cu2O, respectively. More recently, trifluoromethylation of diazonium salts has been developed and is referred to as a 'Sandmeyer type' reaction. Diazonium salts also react with boronates, iodide, thiols, water, hypophosphorous acid and others, and fluorination can be carried out using tetrafluoroborate anions (Balz–Schiemann reaction). However, since these processes do not require a metal catalyst, they are not usually referred to as Sandmeyer reactions. In numerous variants that have been developed, other transition metal salts, including copper(II), iron(III) and cobalt(III) have also been employed. Due to its wide synthetic applicability, the Sandmeyer reaction, along with other transformations of diazonium compounds, is complementary to electrophilic aromatic substitution.
Механизм реакции
Реакция Сандмейера является примером радикального нуклеофильного ароматического замещения (SRNAr). Радикальный механизм реакции Сандмейера подтверждается обнаружением биарильных побочных продуктов. Замещенный аре́н, вероятно, образуется в результате прямого переноса Cl, Br, CN или OH от соединения меди(II) к арильному радикалу, что приводит к образованию замещенного аре́на и регенерации катализатора меди(I). Согласно альтернативному предположению, мимолетный промежуточный комплекс меди(III), образованный в результате сочетания арильного радикала с соединением меди(II), подвергается быстрому восстановительному элиминированию с образованием продукта и регенерацией меди(I). Однако доказательства существования такого органомедного промежуточного комплекса слабы и в основном косвенны, а точный механизм может зависеть от субстрата и условий реакции.
The Sandmeyer reaction is an example of a radical nucleophilic aromatic substitution (SRNAr). The radical mechanism of the Sandmeyer reaction is supported by the detection of biaryl byproducts. The substituted arene is possibly formed by direct transfer of Cl, Br, CN, or OH from a copper(II) species to the aryl radical to produce the substituted arene and regenerate the copper(I) catalyst. In an alternative proposal, a transient copper(III) intermediate, formed from coupling of the aryl radical with the copper(II) species, undergoes rapid reductive elimination to afford the product and regenerate copper(I). However, evidence for such an organocopper intermediate is weak and mostly circumstantial, and the exact pathway may depend on the substrate and reaction conditions.
Синтетические применения
Разработаны модификации реакции Сандмейера для широкого спектра применений в синтезе. Как правило, эти реакции протекают через образование соли арилдиазония с последующей реакцией с солью меди(I) и образованием замещенного арена. Существует множество синтетических применений реакции Сандмейера.
Variations on the Sandmeyer reaction have been developed to fit multiple synthetic applications. These reactions typically proceed through the formation of an aryl diazonium salt followed by a reaction with a copper(I) salt to yield a substituted arene:
There are many synthetic applications of the Sandmeyer reaction.
Галогенизация
Одним из наиболее важных применений реакции Сандмейера является образование арилгалогенидов. Растворителем выбора для синтеза йодоаренов является дииодометан, а для синтеза бромоаренов – бромформ. Для синтеза хлораренов предпочтительным растворителем является хлороформ. В синтезе (+) куркуфенола, биоактивного соединения, проявляющего противогрибковую и противораковую активность, реакция Сандмейера используется для замещения аминогруппы на бромогруппу. Один из протоколов бромирования использует смесь Cu(I)/Cu(II) с добавлением бидентатного лиганда феноантролина и катализатора межфазного переноса дибензо-18-краун-6 для превращения соли арилдиазония тетрафторбората в арилбромид. Реакция Бальца-Шимана использует тетрафторборат и приводит к образованию галогензамещенного продукта – фторбензола, который не получается при использовании фторидов меди. Эта реакция демонстрирует признаки, характерные для реакции Сандмейера.
One of the most important uses of the Sandmeyer reaction is the formation of aryl halides. The solvent of choice for the synthesis of iodoarenes is diiodomethane, while for the synthesis of bromoarenes, bromoform is used. For the synthesis of chloroarenes, chloroform is the solvent of choice. The synthesis of (+) curcuphenol, a bioactive compound that displays antifungal and anticancer activity, employs the Sandmeyer reaction to substitute an amine group by a bromo group. One bromination protocol employs a Cu(I)/Cu(II) mixture with additional amounts of the bidentate ligand phenanthroline and phase transfer catalyst dibenzo 18 crown 6 to convert an aryl diazonium tetrafluoroborate salt to an aryl bromide. The Balz–Schiemann reaction uses tetrafluoroborate and delivers the halide substituted product, fluorobenzene, which is not obtained by the use of copper fluorides. This reaction displays motifs characteristic of the Sandmeyer reaction.
Цианирование
Другое применение реакции Сандмейера – цианирование, позволяющее получать бензонитрилы, важный класс органических соединений. Ключевой промежуточный продукт в синтезе антипсихотического препарата Флуанксол синтезируется посредством цианирования с использованием реакции Сандмейера. Реакция Сандмейера также применялась в синтезе неоамфимедина, соединения, предположительно воздействующего на топоизомеразу II как противораковое средство.
Another use of the Sandmeyer reaction is for cyanation which allows for the formation of benzonitriles, an important class of organic compounds. A key intermediate in the synthesis of the antipsychotic drug Fluanxol is synthesized by a cyanation through the Sandmeyer reaction. The Sandmeyer reaction has also been employed in the synthesis of neoamphimedine, a compound that is suggested to target topoisomerase II as an anti cancer drug.
Трифториометилирование
Было показано, что реакции типа Зандмейера могут быть использованы для получения арильных соединений, функционализированных трифторметильными группами. Этот процесс трифторметилирования обеспечивает уникальные химические свойства и имеет широкий спектр практических применений. В частности, фармацевтические препараты, содержащие группы CF3, обладают повышенной метаболической стабильностью, липофильностью и биодоступностью. Реакции трифторметилирования типа Зандмейера отличаются мягкими условиями проведения и большей устойчивостью к функциональным группам по сравнению с более ранними методами трифторметилирования. Пример реакции трифторметилирования типа Зандмейера приведен ниже.
It has been demonstrated that Sandmeyer type reactions can be used to generate aryl compounds functionalized by trifluoromethyl substituent groups. This process of trifluoromethylation provides unique chemical properties with a wide variety of practical applications. Particularly, pharmaceuticals with CF3 groups have enhanced metabolic stability, lipophilicity, and bioavailability. Sandmeyer type trifluoromethylation reactions feature mild reaction conditions and greater functional group tolerance relative to earlier methods of trifluoromethylation. An example of a Sandmeyer type trifluoromethylation reaction is presented below.
Гидроксиляция
Реакция Сандмейера также может быть использована для превращения ариламинов в фенолы, протекая через образование арильной диазониевой соли. В присутствии медного катализатора, такого как оксид меди(I), и избытка нитрата меди(II), эта реакция легко протекает в нейтральной воде при комнатной температуре. Это отличается от классической методики (известной под немецким названием de), которая требует кипячения диазониевой соли в водном кислотном растворе – процесс, который, как считается, включает арильный катион, а не радикал, и известен тем, что приводит к образованию других побочных продуктов нуклеофильного присоединения, помимо целевого продукта гидроксилирования.
The Sandmeyer reaction can also be used to convert aryl amines to phenols proceeding through the formation of an aryl diazonium salt. In the presence of copper catalyst, such as copper(I) oxide, and an excess of copper(II) nitrate, this reaction takes place readily at room temperature neutral water. This is in contrast to the classical procedure (known by the German name de), which calls for boiling the diazonium salt in aqueous acid, a process that is believed to involve the aryl cation instead of radical and is known to generate other nucleophilic addition side products in addition to the desired hydroxylation product.