Reakcja Mannicha

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Reakcja Mannichareakcja chemiczna formaldehydu z aminą oraz ze związkiem o aktywnym wodorze. Reakcja może być katalizowana kwasowo lub zasadowo. Opublikowana została po raz pierwszy w roku 1912 przez Carla Mannicha i W. Kröschego[1].

Mechanizm i substraty[edytuj | edytuj kod]

Pierwszym etapem jest addycja aminy do formaldehydu, prowadząca do N-hydroksymetyloaminy. W środowisku kwaśnym związek ten ulega dehydratacji, z utworzeniem soli iminiowej, którą dla niektórych amin można wydzielić. Następnym etapem jest atak nukleofila, po którym następuje regeneracja katalizatora kwasowego. Reakcja w tym wariancie przebiega według schematu:

Reakcja dimetyloaminy z formaldehydem. H:Nu oznacza sprotonowaną formę nukleofila.

Powstały produkt jest nazywany zasadą Mannicha. Nukleofilem w tej reakcji może być bardzo wiele związków, np.:

W wyniku tej reakcji powstaje nowe wiązanie węgiel-węgiel, choć reakcja Mannicha może równie dobrze prowadzić do nowych wiązań węgiel-heteroatom, jeśli zastosuje się odpowiednie substraty:

Oczywiście zamiast aminy drugorzędowej można zastosować aminę pierwszorzędową lub amoniak, co jednak komplikuje sytuację (patrz niżej).

Produkty reakcji[edytuj | edytuj kod]

W podanym powyżej schemacie zastosowano związki zawierające tylko po jednej grupie funkcyjnej. Zastosowanie związków dwu- lub więcej-funkcyjnych prowadzi do bardziej skomplikowanych produktów. Na przykład, jeżeli zamiast aminy drugorzędowej zastosuje się amoniak (NH3), to powstały produkt alkilowania reaguje dalej, tworząc kolejno produkt bis- i tris-addycji:

H2N-CH2-Nu —> HN(CH2-Nu)2 —> N(CH2-Nu)3

Ostatecznym produktem jest w tym przypadku amina trzeciorzędowa, produkt tris-addycji. Jednak nie jest to wcale najbardziej skomplikowany przypadek. Jeżeli zamiast formaldehydu użyć glioksalu (dimeru formaldehydu), albo innego aldehydu posiadającego więcej niż jedną grupę aldehydową, to można otrzymać polimery. Dodatkowo można zastosować nukleofil o kilku miejscach reaktywnych jak na przykład glikol. Stwarza to możliwość syntezy za pomocą reakcji Mannicha polimerów statystycznych, wielokrotnie rozgałęzionych.

Jeżeli istnieje potrzeba zatrzymania reakcji na etapie mono- lub bis-addycji, to można uprzednio zablokować którąś z grup, aby po przeprowadzeniu reakcji Mannicha ją odblokować. Wielokrotne cykle blokowania i odblokowywania grup funkcyjnych w tej reakcji umożliwiają otrzymywanie z jej użyciem regularnych dendrymerów.

Podsumowanie[edytuj | edytuj kod]

Reakcja Mannicha daje duże możliwości syntezy wielu związków organicznych. Możliwe spektrum substratów jest bardzo szerokie, a reakcja nie wymaga skomplikowanych katalizatorów i jest przeprowadzana w środowisku wodnym. Olbrzymi potencjał syntetyczny tej reakcji sprawia, że niektóre warianty tej reakcji z ograniczonymi zestawami substratów uzyskały swoje własne nazwy. Przykładem może być reakcja Moedritzera-Iraniego, która jest reakcją amin z formaldehydem i kwasem fosforawym.

Przypisy

  1. Mannich, C.; Krösche, W.. Ueber ein Kondensationsprodukt aus Formaldehyd, Ammoniak und Antipyrin. „Archiv der Pharmazie”. 250, s. 647-667, 1912. doi:10.1002/ardp.19122500151 (niem.).