Реакция на Вагнер: механизъм, роля в органичната химия, приложение

Въпреки името си, първата реакция на Вагнер с алкени е извършена от Марковников през 1878 година. Той е получил алкохол, циклохександиол-1,2, от циклохексен, действащ върху него с калиев перманганат във воден разтвор при 0 ^° С. По-късно, друг руски учен, Вагнер, разработва и изучава този метод за получаване на дихидридни алкохоли. Датата на откриването на реакцията се счита за 1888 г., когато е публикувана неговата монография "Към окислението на ненаситените въглеродни съединения". Трябва да се отбележи, че Вагнер е провел експерименти не само в неутрална вода, но и в кисела и алкална среда.

механизъм

Същността на реакцията е в син-хидроксилирането (едновременно добавяне на две хидроксилни групи) на алкенова двойна връзка. Реагентът е калиев перманганат е силен оксидиращ агент, следователно, за да се избегне по-нататъшно превръщане на хидроксилната група в карбоксилна група, е необходимо стриктно да се спазва киселинността: оптималната стойност на рН параметъра е 8, т.е. средата трябва да има слаба алкална реакция.

Реакцията на Вагнер преминава през етапа на образуване на цикличния манганов естер, който след това незабавно се хидролизира до дихидридния диол. Междинното съединение се дължи на факта, че хидроксилните групи са в съседна позиция - при различни въглеродни атоми. Самото междинно съединение, междинното съединение, никога не е било изолирано, но неговото присъствие се потвърждава от изследвания: когато се използва перманганат с белязан кислороден йон 18O като реагент, на изхода се образува диол в хидроксилните групи, от които се откриват желаните 18O. Следователно, кислородните атоми преминават към алкена не от вода, разтворителя, а от перманганат, окислител.

Ако транс-изомерът на алкена е въведен в реакцията на Вагнер, хидроксилните групи стават цис-позиция на изхода, а в случая на цис-изомера на алкена се образува диол с функционални групи в транс-позицията. Тези стереохимични взаимоотношения са получени емпирично и също така работят за реакции на прибавяне на други реагенти върху множествена връзка.

стойност

Окислителната реакция на Вагнер е качествена при многократна връзка заедно със силното окисление на ненаситените въглеводороди и бромирането. По време на реакцията малиновият разтвор на калиев перманганат се обезцветява и се образува неразтворима кафява утайка - манганов (IV) оксид. Продуктите на реакцията, дихидричните алкохоли, също се наричат ​​гликоли. Най-ниското практическо значение са по-ниските гликоли на базата на етилен, пропилен и бутилен, както и високомолекулни съединения-полимери на базата на тях, например полиетилен оксид.

приложение

Реакцията на Вагнер, въпреки своите ограничения, все още се използва широко в органичния синтез. Това се дължи на факта, че алтернативната реакция на син-хидроксилиране на алкени използва в процеса осмиев оксид (VIII), който е токсичен, труднодостъпен и скъп реагент. По-късно беше предложен трети метод на син-хидроксилиране на двойна връзка - тристепенен процес с използване на йод и сребърен ацетат, но реакцията на Вагнер е най-старият и все още най-известният метод за окисляване на двойна връзка.