2.3. Замещение диазогруппы на гидроксил
Универсальным методом замены аминогруппы на гидроксил в ароматическом ряду является диазотирование первичного амина с последующими разложением соли диазония в водном растворе серной кислоты.
Принято считать, что замещение диазогруппы на гидроксил протекает по SN1-механизму, крайне редко реализующимуся для других реакций в ароматическом ряду. Этот механизм включает следующие стадии:
Так как образующийся на первой стадии арильный катион может реагировать с любым нуклеофилом, имеющимся в реакционной среде, наиболее целесообразно использовать для гидролиза в фенолы соответствующие гидросульфаты диазония. В качестве побочного продукта при этом образуется эфир ArOSO3H, который легко гидролизуется в фенол. Кроме того, при этом практически не наблюдаются реакции нуклеофильного ароматического замещения (SNAr), активированного N+ 2 -группой (аналогия с NO2 -группой). Наилучшие результаты для получения оптимально высокого выхода фенолов достигается при постепенном введении раствора соли диазония в кипящий раствор серной кислоты. Некоторые наиболее типичные превращения представлены следующими уравнениями:
2.4. Получение фенола из гидропероксида кумола
Современный промышленный метод получения фенола заключается в кислотно-катализируемом разложении гидропероксида кумола. Исходное вещество для всего цикла превращений - кумол получается в очень больших количествах при алкилировании бензола пропиленом по Фриделю-Крафтсу.
Далее кумол окисляют кислородом воздуха при 100-130оС до гидропероксида кумола.
Эта реакция протекает по цепному, радикальному механизму с участием кумильного радикала. Инициатор радикального превращения отщепляет атом водорода из бензильного положения кумола с образованием достаточно стабильного третичного кумильного радикала. Этот радикал далее реагирует с кислородом с образованием нового перекисного радикала, который отщепляет атом водорода от исходного кумола с регенерацией кумильного радикала.
Третья, заключительная стадия всего процесса, по своему механизму напоминает перегруппировки карбкатионов. Различие заключается в том, что миграция фенила происходит к положительно заряженному атому кислорода.
Разложение гидропероксида кумола до фенола и ацетона проводят в присутствии 1% водной серной кислоты при 50-90оС.
В целом это очень экономичный способ получения одновременно двух важнейших продуктов - ацетона и фенола. Аналогично в результате окисления пара- и мета-диизопропилбензолов - побочных продуктов крупнотоннажного производства кумола, образуются бисгидропероксиды. При их разложении получаются соответственно гидрохинон и резорцин.
Теоретически наиболее перспективным промышленным способом получения фенола является окисление бензола кислородом, однако до сих пор не найдено достаточно удобных и дешевых каталитических систем для этого превращения. Сравнительно низкий выход и образование побочных продуктов не позволяют рекомендовать этот способ для получения замещенных производных фенола.
Известно несколько примеров электрофильного гидроксилирования ароматических соединений под действием пероксида водорода и органических перкислот в суперкислых средах.
Электрофильное гидроксилирование не нашло практического применения для введения гидроксильной группы в ароматическое кольцо.