Перегруппировка Фриса , названная в честь немецкого химика Карла Теофила Фриса , представляет собой реакцию перегруппировки фенольного эфира в гидроксиарилкетон под действием кислот Льюиса . [ 1] [2] [3] [4]
Он включает миграцию ацильной группы фенольного эфира в арильное кольцо. Реакция является орто- и параселективной , и один из двух продуктов может быть благоприятным путем изменения условий реакции, таких как температура и растворитель .
Несмотря на многочисленные усилия, окончательный механизм реакции перегруппировки Фриса не был определен. Доказательства меж- и внутримолекулярных механизмов были получены с помощью экспериментов по кроссоверу со смешанными реагентами. [ необходима цитата ] Ход реакции не зависит от растворителя или субстрата . Широко принятый механизм включает промежуточный карбокатион .
На первом этапе реакции кислота Льюиса , например, хлорид алюминия AlCl
3координируется с атомом кислорода карбонила ацильной группы. Этот атом кислорода более богат электронами , чем атом кислорода фенола , и является предпочтительным основанием Льюиса . Это взаимодействие поляризует связь между остатком ацила и атомом кислорода фенола, и группа хлорида алюминия перестраивается в атом кислорода фенола. Это генерирует свободный карбокатион ацилия , который реагирует в классическом электрофильном ароматическом замещении с ароматическим кольцом. Абстрагированный протон высвобождается в виде соляной кислоты , где хлор получается из хлорида алюминия. Ориентация реакции замещения зависит от температуры. Низкая температура реакции благоприятствует пара-замещению , а при высоких температурах преобладает орто- продукт, это можно объяснить как проявление классического термодинамического, а не кинетического контроля реакции , поскольку орто-продукт может образовывать более стабильный бидентатный комплекс с алюминием. [5] Образование орто-продукта также благоприятствует в неполярных растворителях; по мере увеличения полярности растворителя соотношение пара-продукта также увеличивается. [6]
Фенолы реагируют с образованием сложных эфиров вместо гидроксиарилкетонов при реакции с ацилгалогенидами в условиях ацилирования Фриделя-Крафтса . Поэтому эта реакция имеет промышленное значение для синтеза гидроксиарилкетонов, которые являются важными промежуточными продуктами для нескольких фармацевтических препаратов. В качестве альтернативы хлориду алюминия могут также использоваться другие кислоты Льюиса , такие как трифторид бора и трифлат висмута , или сильные протонные кислоты, такие как фтористый водород и метансульфоновая кислота . [ необходима цитата ] Чтобы полностью избежать использования этих едких и экологически небезопасных катализаторов, активно проводятся исследования альтернативных гетерогенных катализаторов.
Во всех случаях можно использовать только сложные эфиры со стабильными ацильными компонентами, которые могут выдерживать жесткие условия перегруппировки Фриса. Если ароматический или ацильный компонент сильно замещен, то химический выход снизится из-за стерических ограничений. Дезактивация мета-направляющих групп на бензольной группе также будет иметь неблагоприятный эффект, как и можно ожидать для ацилирования Фриделя-Крафтса .
В дополнение к обычной термической реакции фенилового эфира возможен фотохимический вариант. Фотоперегруппировка Фриза может также давать продукты [1,3] и [1,5], [7] [8] , что включает радикальный механизм реакции . Эта реакция также возможна с дезактивирующими заместителями в ароматической группе. Поскольку выходы низкие, эта процедура не используется в коммерческом производстве. Однако фотоперегруппировка Фриза может происходить естественным образом, например, когда пластиковый объект, изготовленный из ароматического поликарбоната , полиэстера или полиуретана , подвергается воздействию солнца (алифатические карбонилы подвергаются реакциям Норриша , которые несколько похожи). В этом случае фотолиз эфирных групп приведет к выщелачиванию фталата из пластика. [9]
.svg/1280px-Fries_rearrangement_(photo).svg.png)
В анионной перегруппировке Фриса орто-металлирование арильных эфиров, карбаматов и карбонатов с сильным основанием приводит к перегруппировке с образованием орто-карбонильных соединений. [10]
