Reakcja Wagnera: mechanizm, rola w chemii organicznej, zastosowanie

Pomimo swojej nazwy, pierwsza reakcja Wagnera z alkenami została przeprowadzona przez Markownikowa w 1878 roku. Otrzymał alkohol, cykloheksanodiol-1,2, z cykloheksenu, działając na niego nadmanganianem potasu w wodnym roztworze w temperaturze 0 ° C. Później inny rosyjski naukowiec, Wagner, opracował i przestudiował tę metodę otrzymywania dwuwodorotlenowych alkoholi. Za odkrycie tej reakcji uważa się rok 1888, kiedy opublikowano jego monografię "W kierunku utleniania nienasyconych związków węglowych". Należy wspomnieć, że Wagner przeprowadzał eksperymenty nie tylko w wodzie neutralnej, ale także w środowisku kwaśnym i alkalicznym.

Mechanizm

Istotą reakcji jest syn-hydroksylacja (jednoczesne dodanie dwóch grup hydroksylowych) podwójnego wiązania alkenu. Odczynnik jest nadmanganian potasu jest to silny środek utleniający, dlatego w celu uniknięcia dalszej konwersji grupy hydroksylowej do grupy karboksylowej, konieczne jest ścisłe przestrzeganie kwasowości: optymalna wartość parametru pH wynosi 8, to znaczy, medium musi wykazywać słabą reakcję alkaliczną.

Reakcja Wagnera przechodzi przez etap tworzenia cyklicznego estru manganu, który jest następnie natychmiast hydrolizowany do dwuwodorotlenowego diolu. Związek pośredni wynika z faktu, że grupy hydroksylowe znajdują się w sąsiadującej pozycji - przy różnych atomach węgla. Sam związek pośredni, związek pośredni, nigdy nie został wyizolowany, ale jego obecność jest potwierdzona przez badania: gdy stosuje się nadmanganian znakowanego jonu tlenowego 18O jako odczynnika, na wyjściu tworzy się diol w grupach hydroksylowych, z których wykrywa się pożądane 18O. W konsekwencji atomy tlenu przechodzą do alkenu nie z wody, rozpuszczalnika, ale od nadmanganianu, czynnika utleniającego.

Jeżeli trans-izomer alkenu wprowadza się do reakcji Wagnera, grupy hydroksylowe stają się cis-pozycji na wyjściu, a w przypadku izomeru cis alkenu tworzy się diol z grupami funkcyjnymi w pozycji trans. Te stereochemiczne zależności zostały wyprowadzone empirycznie, a także działają na reakcje addycji innych odczynników na wiązaniu wielokrotnym.

Znaczenie

Reakcja utleniania Wagnera jest jakościowa w wiązaniu wielokrotnym wraz z silnym utlenianiem nienasyconych węglowodorów i bromowania. Podczas reakcji malinowy roztwór nadmanganianu potasu ulega odbarwieniu i powstaje nierozpuszczalny brązowy osad - tlenek manganu (IV). Produkty reakcji, alkohole dwuwodorotlenowe, są również nazywane glikolami. Najmniejsze znaczenie praktyczne mają niższe glikole na bazie etylenu, propylenu i butylenu, a także związki wielkocząsteczkowe - polimery na nich oparte, na przykład tlenek polietylenu.

Aplikacja

Reakcja Wagnera, mimo ograniczeń, wciąż jest szeroko stosowana w syntezie organicznej. Wynika to z faktu, że alternatywna reakcja syn-hydroksylacji alkenów wykorzystuje w procesie tlenek osmu (VIII), który jest toksycznym, trudno dostępnym i drogim odczynnikiem. Później zaproponowano trzecią metodę syn-hydroksylacji podwójnego wiązania - trójstopniowego procesu z użyciem jodu i octanu srebra, ale reakcja Wagnera jest najstarszą i wciąż najbardziej znaną metodą łagodnego utleniania podwójnych wiązań.