Введение
Химическая реакция
Ароматизация — это химическая реакция, в которой ароматическая система образуется из одного неароматического предшественника. Как правило, ароматизация достигается дегидрированием существующих циклических соединений, что иллюстрируется превращением циклогексана в бензол. Ароматизация включает образование гетероциклических систем. Дегидроциклизация превращает парафины (ациклические углеводороды) в ароматические соединения. Другой связанный процесс ароматизации — дегидроизомеризация метилциклопентана в бензол.
Aromatization is a chemical reaction in which an aromatic system is formed from a single nonaromatic precursor. Typically aromatization is achieved by dehydrogenation of existing cyclic compounds, illustrated by the conversion of cyclohexane into benzene. Aromatization includes the formation of heterocyclic systems. Dehydrocyclization converts paraffins (acyclic hydrocarbons) into aromatics. A related aromatization process includes dehydroisomerization of methylcyclopentane to benzene:
Биохимические процессы
Ароматазы – это ферменты, которые ароматизируют кольца в структуре стероидов. Конкретные превращения включают преобразование тестостерона в эстрадиол и андростендиона в эстрон. Каждая из этих ароматизаций включает окисление C19-метильной группы, что позволяет элиминировать муравьиную кислоту одновременно с ароматизацией. Эти превращения играют роль в эстроген-зависимом развитии опухолей, включая рак молочной железы и рак яичников у женщин в постменопаузе, а также гинекомастию у мужчин. Анастрозол и летрозол (которые конкурируют с ферментом за связывание) показали большую эффективность по сравнению с антиэстрогенными препаратами, такими как тамоксифен, вероятно, из-за того, что они предотвращают образование эстрадиола.
Окислительная дегидрогенация
Для циклогексана, циклогексена и циклогексадиена дегидрирование является концептуально простейшим путем ароматизации. Энергия активации уменьшается с увеличением степени ненасыщенности. Таким образом, циклогексадиены особенно склонны к ароматизации. Формально, дегидрирование – это окислительно-восстановительный процесс. Дегидрирующая ароматизация является обратной реакции гидрирования аренов. Соответственно, катализаторы гидрирования эффективны для обратной реакции. Платиновый каталитический дегидринг циклогексанов и родственного сырья является самым крупномасштабным применением этой реакции (см. выше). 2,3-Дихлор-5,6-дициано-1,4-бензохинон (DDQ) часто является реагентом выбора. DDQ в сочетании с кислотным катализатором использовался для синтеза стероида с феноантреновым ядром посредством окисления, сопровождающегося двойной миграцией метильной группы. В этом процессе сам DDQ восстанавливается до ароматического продукта – гидрохинона. Сера и селен традиционно используются в ароматизации, в качестве отходящей группы выступает сероводород. Растворимые комплексы переходных металлов могут индуцировать окислительную ароматизацию, сопровождающуюся комплексообразованием. α-Фелландрен (2-метил-5-изопропил-1,3-циклогексадиен) окисляется до p-изопропилтолуола при восстановлении трихлорида рутения. Окислительное дегидрирование дигидропиридина приводит к ароматизации с образованием пиридина.
Обезвоживание
Неароматические кольца могут быть ароматизированы различными способами. Обезвоживание позволяет осуществить реакцию Зиммлера-Волфа 2-оксима циклогексенона с образованием анилина в кислых условиях.
of 2 cyclohexenone oxime to aniline under acidic conditions.
Таутомеризация
Изомеризация циклогексадиенонов приводит к образованию ароматического таутомера – фенола. Изомеризация 1,4-нафталендиола при 200 °C образует смесь в соотношении 2:1 с его кето-формой, 1,4-диоксотетралином.
Из ациклических прекурсоров
Ароматизация ациклических прекурсоров встречается реже в органическом синтезе, хотя является важным компонентом производства БТХ на нефтеперерабатывающих заводах. Среди ациклических предшественников алкины относительно легко подвергаются ароматизации, поскольку они частично дегидрированы. Циклизация Бергмана превращает энедиин в промежуточный дирадикал дегидробензола, который отрывает атом водорода для ароматизации. Энедиинный фрагмент может быть включен в существующее кольцо, обеспечивая доступ к бициклической системе в мягких условиях благодаря напряжению кольца в реагенте. Циклодека-3-ен-1,5-диин реагирует с 1,3-циклогексадиеном с образованием бензола и тетралина при 37 °C, причем реакция протекает с высокой благоприятностью благодаря формированию двух новых ароматических колец.