Oxidació de Dakin

Archiu:Dakin oxidation overall scheme.png

L'oxidació de Dakin

La oxidació de Dakin (o reacció de Dakin) és una reacció d'oxidació orgànica en la que un arilaldehído orto- o per a-hidroxilada reacciona en peròxit d'hidrogen en basar per a formar un benzenodiol i un anión carboxilato. En general, el carbonilo carbonilo és oxidado, i el peròxit d'hidrogen es reduïx reduït. És un cas particular de l'oxidació de Baeyer-Villiger per a un aril aldehit (R = H).

Esta reacció no deu ser confosa en la reacció de Dakin-West, ya que abdós estan nomenades en honor d'Henry Drysdale Dakin.

Mecanisme de reacció

L'oxidació de Dakin comença en la adició nucleofílica d'un anión hidroperóxido al carbonilo, formant un intermediari tetraèdric, (base conjugada del hidroperoxihemiacetal, 2). L'intermediari transpone quan el sustituyente arilo migra [1,2] des del carbono peroxihemiacetálico a l'oxigen del peròxit, causant aixina la eliminació d'hidròxit, i la formació d'éster tipo format de arilo (3). L'éster és hidrolizado per adició nucleofílica de l'hidròxit en dissolució al carbonilo de l'éster, en el que es forma l'intermediari tetraèdric (ortoformato monobásico de arilo, 4), el qual elimina un fenóxido i l'el àcit carboxílic (5). Finalment, el fenóxido desprotona a l'àcit carboxílic, formant el fenol i el anión carboxilato (6).

Archiu:Dakin oxidation base-catalyzed mechanism.png

Mecanisme d'oxidació de Dakin

Factors que afecten la cinètica de la reacció

L'oxidació de Dakin té dos pasos determinants: l'adició nucleofíilica del hidroperóxida al carbonilo i la migració [1,2] del arilo. Per lo tant, l'índex global d'oxidació és depenent de la nucleofilicidad del hidroperóxido, la electrofilicidad del carbonilo, i la velocitat de la migració del [1,2]-arilo. Els sustituyentess llogue en el carbonilo, les posicions relatives del hidroxilo i carbonilo de grups arilo en l'anell, la presència d'atres grups funcionals en l'anell, i el pH de mescla de la reacció són quatre factors que afecten en els passos determinants.

Sustituyentes llogue

En general, els arilaldehídos són més reactius que les fenonas perque el  carbono del carbonilo de la cetona és menys electrofílico que el de l'aldehit. La diferència pot mitigar-se aumentant la temperatura de la mescla de reacció.

Posicions relatives dels grups hidroxilo i carbonilo

Archiu:Hydrogen bond stabilization of Dakin oxidation substrate.png

Pont d'hidrogen en un substrat orto

Els o-hidroxifenil aldehits i les cetones es oxidan més ràpit que els p-hidroxifenilaldehídos i cetones en condicions débilmente bàsiques. En els composts o-hidroxilados, quan el grup hidroxilo es troba protonado, es pot formar un enllaç d'hidrogen intramolecular entre l'hidrogen del hidroxilo i l'oxigen del carbonilo, estabilisant una estructura de resonància en càrrega positiva en el carbono del carbonilo, aumentant aixina la electrofilicidad del carbonilo (7). En carir d'esta estabilisació, el carbono carbonílico dels composts p-hidroxilados són menys electrofílicos. Per lo tant, els composts o-hidroxilados es oxidan més ràpit que els composts p-hidroxilados quan el grup hidroxilo està protonado.

Archiu:Dakin oxidation by-product.png

Formació d'àcit carboxílic com a producte secundari

Els composts m-hidroxilados no es oxidan a m-bencenodioles ni carboxilatos. Pel contrari, formen àcits fenilcarboxílicos. Les variacions en les aptituts migratòries dels anells aromàtics poden explicar açò. Els grups hidroxilo en orto o para enllaçats al carbonilo concentren la densitat d'electrònica en el carbono aromàtic enllaçat a el carbonilo (10c, 11d). Els grups fenilos posseïxen baixa capacitat migratòria, pero una major densitat electrònica en el carbono incrementa la capacitat migratòria, facilitant la transposició [1,2] del arilo, permetent aixina que la reacció procedixca. Els composts m-hidroxilados no concentren la densitat electrònica en el carbono que migra (12un, 12b, 12c, 12d) per lo que la seua capacitat migratòria permaneix baixa. L'hidrogen bencílico posseïx una capacitat migratòria més alta, per lo que emigra en lloc del arilo (8), formant aixina un àcit arilcarboxílico (9).

Archiu:Good migration.png

Concentració de densitat electrònica en el carbono que emigra en sustituyentes hidroxilo en para (superior) i orto (inferior). 

Archiu:Bad migration 1.png

La baixa densitat electrònica d'un hidroxilo en meta disminuïx la capacitat de migració del carbono

Atres grups funcionals anell aromàtic

La substitució de hidrogen arílicos en grups electrodonadores en orto o para al carbonilo incrementen densitat electrònica en el carbono que migra, per lo que promouen la transposició [1,2] del arilo, i açò accelera l'oxidació. La substitució en grups electrodonadores en meta al carbonilo no canvien la densitat d'electró en el carbono que emigra; per lo que predomina la migració d'hidrogen. La substitució en grups electroatractores en orto o para al carbonilo disminuïxen la densitat electrònica en el carbono que migra (13c), per lo que s'inhibix la migració [1,2] del sustituyente arílico i es favorix la migració de l'hidrogen.

Archiu:Bad migration.png

Concentració de càrrega positiva en el carbono que migra en un sustituyente nitro en para.

pH

El anión hidroperóxido és un nucleófilo més eficient que peròxit d'hidrogen neutre. Consegüentment, l'oxidació s'accelera a pH's alts cap al pKa de peròxit d'hidrogen i per lo tant es favorix la formació del hidroperóxido. A un pH més alt que 13.5, l'oxidació no ocorre, possiblement per la desprotonación del segon oxigen del hidroperóxido. La desprotonation del segon oxigen peroxídico impediria la transposició [1,2] perque el anión òxit és massa bàsic de ser eliminat (2).

Quan el grup hidroxilo es troba en orto o para sobre el grup carbonilo, la desprotonación aumenta la densitat electrònica en el carbono migratori, promovent una transposició [1,2] -arílica més ràpida. Per lo tant, la migració de [1,2] -arilo es veu facilitada pel ranc de pH que favorix la desprotonación sobre el grup hidroxilo protonado.