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.