1,4-Бензохинон , обычно известный как пара -хинон , представляет собой химическое соединение с формулой C 6 H 4 O 2 . В чистом состоянии он образует ярко-желтые кристаллы с характерным раздражающим запахом, напоминающим запах хлора , отбеливателя , горячего пластика или формальдегида. Это шестичленное кольцевое соединение является окисленным производным 1,4- гидрохинона . [4] Молекула многофункциональна: она проявляет свойства кетона , будучи способной образовывать оксимы ; окислителя, образуя дигидроксипроизводное; и алкена, подвергаясь реакциям присоединения, особенно типичным для α,β-ненасыщенных кетонов . 1,4-Бензохинон чувствителен как к сильным минеральным кислотам, так и к щелочам, которые вызывают конденсацию и разложение соединения. [5] [6]
1,4-Бензохинон получают в промышленности путем окисления гидрохинона , который может быть получен несколькими способами. Один из способов включает окисление диизопропилбензола и перегруппировку Хока . Чистая реакция может быть представлена следующим образом:
Реакция протекает через бис( гидропероксид ) и гидрохинон. Ацетон является побочным продуктом. [7]
Другой важный процесс включает прямое гидроксилирование фенола кислым пероксидом водорода : C 6 H 5 OH + H 2 O 2 → C 6 H 4 (OH) 2 + H 2 O. Образуются как гидрохинон, так и катехол . Последующее окисление гидрохинона дает хинон. [8]
Хинон первоначально получали промышленным способом путем окисления анилина , например, диоксидом марганца . [9] Этот метод в основном практикуется в КНР, где экологические нормы более мягкие.
Окисление гидрохинона происходит легко. [4] [10] Один из таких методов использует перекись водорода в качестве окислителя и йод или соль йода в качестве катализатора для окисления, происходящего в полярном растворителе ; например, изопропиловом спирте . [11]
При нагревании до температуры, близкой к точке плавления, 1,4-бензохинон возгоняется , даже при атмосферном давлении, что позволяет проводить эффективную очистку. Неочищенные образцы часто имеют темный цвет из-за присутствия хингидрона, темно-зеленого комплекса переноса заряда хинона с гидрохиноном в соотношении 1:1 . [12]
Бензохинон — плоская молекула с локализованными, чередующимися связями C=C, C=O и C–C. Восстановление дает анион семихинона C 6 H 4 O 2 − }, который принимает более делокализованную структуру. Дальнейшее восстановление в сочетании с протонированием дает гидрохинон, в котором кольцо C6 полностью делокализовано. [13]
Хинон в основном используется как предшественник гидрохинона, который используется в фотографии и производстве резины в качестве восстановителя и антиоксиданта. [8] Бензохиноний — это релаксант скелетных мышц, блокатор ганглиев, который производится из бензохинона. [14]
Он используется как акцептор водорода и окислитель в органическом синтезе . [15] 1,4-Бензохинон служит реагентом дегидрирования . Он также используется как диенофил в реакциях Дильса-Альдера . [16]
Бензохинон реагирует с уксусным ангидридом и серной кислотой , образуя триацетат гидроксихинола . [17] [18] Эта реакция называется реакцией Тиле или реакцией Тиле–Винтера [19] [20] в честь Иоганна Тиле , который впервые описал ее в 1898 году, и в честь Эрнста Винтера, который дополнительно описал механизм ее реакции в 1900 году. Применение найдено на этом этапе полного синтеза метахромина А: [21]
Бензохинон также используется для подавления миграции двойных связей в реакциях метатезиса олефинов .
Кислотный раствор йодида калия восстанавливает раствор бензохинона до гидрохинона, который можно снова окислить до хинона раствором нитрата серебра .
Благодаря своей способности функционировать как окислитель, 1,4-бензохинон можно найти в методах, использующих окисление Ваккера-Цудзи , где соль палладия катализирует превращение алкена в кетон. Эта реакция обычно проводится с использованием сжатого кислорода в качестве окислителя, но иногда может быть предпочтительнее бензохинон. Он также используется в качестве реагента в некоторых вариантах окисления Ваккера .
1,4-Бензохинон используется в синтезе Бромадола и родственных аналогов.
2,3-Дихлор-5,6-дициано-1,4-бензохинон (DDQ) является более сильным окислителем и дегидрирующим агентом, чем 1,4-бензохинон. [23] Хлоранил 1,4-C 6 Cl 4 O 2 является еще одним мощным окислителем и дегидрирующим агентом. Монохлор-п-бензохинон является еще одним, но более мягким окислителем. [24]
1,4-Бензохинон — токсичный метаболит, обнаруженный в крови человека, который может использоваться для отслеживания воздействия бензола или смесей, содержащих бензол и соединения бензола, такие как бензин. [25] Соединение может влиять на клеточное дыхание, а у животных, подвергшихся сильному воздействию, было обнаружено повреждение почек. Он выводится в своей первоначальной форме, а также в виде вариаций своего собственного метаболита, гидрохинона. [9]
1,4-Бензохинон способен окрашивать кожу в темно-коричневый цвет, вызывать эритему (покраснение, сыпь на коже) и приводить к локализованному некрозу тканей . Он особенно раздражает глаза и дыхательную систему. Его способность сублимироваться при обычных температурах допускает больший риск воздействия в воздухе, чем можно было бы ожидать от твердого вещества при комнатной температуре. МАИР не нашло достаточных доказательств, чтобы прокомментировать канцерогенность соединения, но отметило, что оно может легко проникать в кровоток и что оно проявляет активность в подавлении продукции костного мозга у мышей и может ингибировать ферменты протеазы, участвующие в клеточном апоптозе . [9]