การออกซิเดชันของเฟติซอน
การออกซิเดชันแบบเฟติซงคือการออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ ปฐมภูมิและทุติยภูมิ โดยใช้สารประกอบซิลเวอร์(I) คาร์บอเนตที่ดูดซับอยู่บนพื้นผิวของซีไลต์หรือที่รู้จักกันในชื่อรีเอเจนต์ของเฟติซงซึ่งมาร์เซล เฟติซงเป็นผู้นำมาใช้ครั้งแรกในปี 1968 [ 1 ]เป็นรีเอเจนต์ที่ไม่รุนแรง เหมาะสำหรับสารประกอบที่ไวต่อกรดและเบส ปฏิกิริยาที่ดีเยี่ยมกับแลคโทลทำให้การออกซิเดชันแบบเฟติซงเป็นวิธีการที่มีประโยชน์ในการได้แลคโตนจากไดออลปฏิกิริยาจะถูกยับยั้งอย่างมีนัยสำคัญโดย กลุ่ม ขั้วภายในระบบปฏิกิริยา เช่นเดียวกับอุปสรรคทางสเตอริกของไฮโดรเจนอัลฟาของแอลกอฮอล์
การตระเตรียม
โดยทั่วไปแล้ว รีเอเจนต์ของเฟติซงจะถูกเตรียมโดยการเติมซิลเวอร์ไนเตรตลงในสารละลายคาร์บอเนตในน้ำเช่นโซเดียมคาร์บอเนต[ 2 ]หรือโพแทสเซียมไบคาร์บอเนต [ 3 ] ในขณะที่คนอย่างรุนแรงในที่ที่มีซีไลต์บริสุทธิ์
กลไก
กลไกที่เสนอสำหรับการออกซิเดชันของแอลกอฮอล์โดยรีเอเจนต์ของเฟติซงเกี่ยวข้องกับการออกซิเดชันอิเล็กตรอนเดี่ยวของทั้งออกซิเจนแอลกอฮอล์และไฮโดรเจนอัลฟาที่อยู่ติดกับแอลกอฮอล์โดยอะตอมเงิน(I) สองอะตอมภายในพื้นผิวเซไลต์ จากนั้น ไอออนคาร์บอเนต จะดำเนินการดีโปรโตเนตคาร์บอนิลที่เกิดขึ้น ทำให้เกิดไบคาร์บอเนต ซึ่งจะ ถูกโปรโตเนตเพิ่มเติมโดยไอออนไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นเพิ่มเติม ทำให้เกิดการกำจัดน้ำและการสร้างคาร์บอนไดออกไซด์[ 4 ]


ขั้นตอนที่จำกัดอัตราของปฏิกิริยานี้คาดว่าจะเป็นการรวมตัวเริ่มต้นของแอลกอฮอล์กับไอออนเงิน ดังนั้น การมีลิแกนด์ที่จับกับเงินได้แม้เพียงเล็กน้อยก็สามารถยับยั้งปฏิกิริยาได้อย่างมาก ด้วยเหตุนี้ จึงควรหลีกเลี่ยงตัวทำละลายที่มีขั้วเล็กน้อยทุกชนิด เช่นเอทิลอะซิเตตหรือเมทิลเอทิลคีโตนเมื่อใช้รีเอเจนต์นี้ เนื่องจากตัวทำละลายเหล่านี้จะจับกับรีเอเจนต์แบบแข่งขันกัน[ 5 ] ควรหลีกเลี่ยงฟังก์ชันที่มีขั้วเพิ่มเติมของสารตั้งต้นทุกครั้งที่เป็นไปได้ เนื่องจากแม้แต่การมีแอลคีนก็สามารถลดปฏิกิริยาของสารตั้งต้นได้ถึง 50 เท่า[ 6 ] ตัวทำละลายที่ใช้กันทั่วไป เช่นเบนซีนและไซลีนนั้นไม่มีขั้วอย่างมาก และสามารถเร่งปฏิกิริยาให้เร็วขึ้นได้อีกโดยใช้เฮปเทนซึ่ง ไม่มีขั้วมากกว่า [ 6 ]โดยทั่วไปแล้ว ตัวทำละลายจะถูกต้มกลับเพื่อขับเคลื่อนปฏิกิริยาด้วยความร้อนและกำจัดน้ำที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาผ่านการกลั่นแบบอะซีโอโทรปิก การกีดขวางเชิงสเตอริกของไฮโดรเจนอัลฟาที่อยู่ติดกับแอลกอฮอล์เป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดอัตราการออกซิเดชัน เนื่องจากส่งผลต่ออัตราการรวมตัว[ 5 ]แอลกอฮอล์ตติยภูมิที่ไม่มีไฮโดรเจนอัลฟาจะถูกเลือกออกไปและโดยทั่วไปจะไม่เกิดออกซิเดชันเมื่อมีรีเอเจนต์ของเฟติซงอยู่[ 7 ]

การเพิ่มปริมาณซีไลต์ที่ใช้ในรีเอเจนต์จะเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยการเพิ่มพื้นที่ผิวที่พร้อมสำหรับการทำปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม การเพิ่มปริมาณซีไลต์เกิน 900 กรัมต่อโมลของซิลเวอร์(I) คาร์บอเนตจะเริ่มทำให้ปฏิกิริยาช้าลงเนื่องจากผลของการเจือจาง[ 5 ]
ปฏิกิริยา
รีเอเจนต์ของเฟติซงใช้เป็นหลักในการออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ปฐมภูมิหรือทุติยภูมิให้เป็นอัลดีไฮด์หรือคีโตนโดยมีความเลือกสรรเล็กน้อยต่อแอลกอฮอล์ทุติยภูมิ[ 8 ]และแอลกอฮอล์ไม่อิ่มตัว[ 1 ]โดยทั่วไปปฏิกิริยาจะทำในตัวทำละลายอินทรีย์แห้งที่ไม่เป็นขั้วที่เดือดพร้อมการกวนอย่างต่อเนื่อง เวลาในการทำปฏิกิริยาจะแตกต่างกันไปตามโครงสร้างของแอลกอฮอล์และโดยทั่วไปจะเสร็จสมบูรณ์ภายในสามชั่วโมง คุณสมบัติที่น่าสนใจมากของรีเอเจนต์ของเฟติซงคือความสามารถในการแยกออกจากผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาโดยการกรองทางกายภาพและล้างด้วยเบนซีน ความไม่สามารถของรีเอเจนต์ของเฟติซงในการออกซิไดซ์แอลกอฮอล์ตติยภูมิทำให้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการโมโนออกซิเดชันของไดออล [1,2] ซึ่งแอลกอฮอล์ตัวหนึ่งเป็นตติยภูมิในขณะที่หลีกเลี่ยงการแตกตัวของพันธะคาร์บอน-คาร์บอน[ 7 ]

ความอ่อนโยนและความไวต่อโครงสร้างของรีเอเจนต์ยังทำให้รีเอเจนต์นี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการออกซิเดชันแบบโมโนของไดออลสมมาตร[ 8 ]

แลคโทลมีความไวต่อรีเอเจนต์ของเฟติซงอย่างมาก โดยจะถูกออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วไปเป็นฟังก์ชันแลคโตน ซึ่งทำให้สามารถออกซิเดชันแลคโทลได้อย่างเลือกสรรในขณะที่มีแอลกอฮอล์อื่นๆ อยู่ด้วย[ 9 ]นอกจากนี้ยังทำให้สามารถใช้รีเอเจนต์ของเฟติซงแบบดั้งเดิมในการสร้างแลคโตนจากไดออลปฐมภูมิได้ โดยการออกซิไดซ์แอลกอฮอล์ตัวหนึ่งให้เป็นอัลดีไฮด์ แอลกอฮอล์ตัวที่สองจะอยู่ในสภาวะสมดุลกับอัลดีไฮด์เพื่อสร้างแลคโทล ซึ่งจะทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วกับรีเอเจนต์ของเฟติซงเพิ่มเติมเพื่อดักจับตัวกลางแบบวงแหวนเป็นแลคโตน[ 8 ]วิธีนี้ทำให้สามารถสังเคราะห์แลคโตนเจ็ดสมาชิกได้ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วสังเคราะห์ได้ยากกว่า[ 10 ]


หมู่ฟังก์ชัน ฟีนอลสามารถถูกออกซิไดซ์ให้กลายเป็นควิโนนรูปแบบต่างๆ ได้ ควิโนนเหล่านี้สามารถจับคู่กันในสารละลาย ทำให้เกิดไดเมอไรเซชัน จำนวนมากขึ้น อยู่กับหมู่แทนที่[ 2 ]

พบว่าเอมีน สามารถออกซิไดซ์ได้ในที่ที่มีรีเอเจนต์ของเฟติซงเพื่อ สร้างเอนามีน[ 11 ]และ แคตไอออน อิมิเนียมที่ถูกดักจับ[ 12 ]แต่ยังสามารถเลือกที่จะไม่ทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่มีหมู่ฟังก์ชันแอลกอฮอล์ที่ออกซิไดซ์ได้ง่ายกว่า[ 13 ] นอกจากนี้ รีเอเจนต์ของเฟติซงยังสามารถใช้เพื่ออำนวยความสะดวกใน การเกิดปฏิกิริยาไซโค ลแอดดิชันของ 4-ไฮดรอกซี-2-ฟูโรควินิโลนและโอเลฟินเพื่อสร้างไดไฮโดรฟูโรควินิโลน[ 14 ]
กลุ่มคุ้มครอง
พาราเมทอกซีเบนซิล (PMB) เป็นหมู่ป้องกันที่ใช้กันทั่วไปสำหรับแอลกอฮอล์เพื่อป้องกันรีเอเจนต์ของเฟติซง[ 15 ]เนื่องจากการออกซิเดชันของเฟติซงเป็นปฏิกิริยาที่เป็นกลาง หมู่ป้องกันที่ไวต่อกรดและเบสจึงเข้ากันได้กับรีเอเจนต์และผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น
กลุ่มที่อ่อนไหว
แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วแอลกอฮอล์ตติยภูมิจะไม่ได้รับผลกระทบจากรีเอเจนต์ของเฟติซง แต่แอลกอฮอล์โพรพาร์จิลิกตติยภูมิได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถเกิดออกซิเดชันภายใต้สภาวะเหล่านี้และส่งผลให้แอลกอฮอล์แตกตัวโดยมี หมู่ แอลไคน์เป็นหมู่ที่หลุดออกไป[ 16 ]

ฮาโลไฮดรินที่มีสเตอริโอเคมีแบบทรานส์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถสร้างอีพอกไซด์และผลิตภัณฑ์ทรานสโพสในที่ที่มีรีเอเจนต์ของเฟติซง ฮาโลไฮดรินที่มีสเตอริโอเคมีแบบซิสดูเหมือนจะทำการออกซิเดชันของเฟติซงทั่วไปเพื่อสร้างคีโตน[ 17 ]

[1,3] ไดออลมีแนวโน้มที่จะกำจัดน้ำหลังจากการออกซิเดชันแบบโมโนโดยรีเอเจนต์ของเฟติซงเพื่อสร้างอีโนน[ 8 ]

ภายใต้เงื่อนไขโครงสร้างที่แตกต่างกัน [1,2] ไดออลสามารถสร้างไดคีโตนได้เมื่อมีรีเอเจนต์ของเฟติซงอยู่ อย่างไรก็ตาม การแตกพันธะคาร์บอน-คาร์บอนแบบออกซิเดชันก็อาจเกิดขึ้นได้เช่นกัน[ 18 ] [ 19 ]
แอปพลิเคชัน
นับตั้งแต่การค้นพบว่าเป็นวิธีการออกซิเดชันที่มีประโยชน์ รีเอเจนต์ของเฟติซงได้ถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุลจำนวนมาก เช่น (±)-bukittinggine [ 20 ] นอกจากนี้ รีเอเจนต์ของเฟติซงยังถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการศึกษาเคมีของน้ำตาลต่างๆ เพื่อให้ได้ออกซิเดชันแบบเลือกของไตรและเตตระเมทิลเลตอัลโดสเป็นอัลโดแลคโตน[ 21 ]การออกซิเดชันของ D-ไซโลสและ L-อะราบิโนสเป็น D-ทรีโอสและ L-อีริโทรสตามลำดับ[ 22 ]และการออกซิเดชันของ L-ซอร์โบสเพื่อให้ได้ L-ทรีโอส เป็นต้น[ 23 ]