Reakcja Mannicha

Z Wikipedii

Reakcja Mannicha - reakcja chemiczna formaldehydu z aminą, oraz ze związkiem o aktywnym wodorze. Reakcja może być katalizowana kwasowo lub zasadowo.

[edytuj] Mechanizm i substraty

Pierwszym etapem jest kondensacja aminy z formaldehydem prowadząca do N-hydroksymetyloaminy. W środowisku kwaśnym reakcja przebiega przez etap dehydratacji, tworząc sól iminiową, którą czasami można wydzielić. Następnym etapem jest atak nukleofila, po którym następuje regeneracja katalizatora. Reakcja przebiega według schematu:

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

• alifatyczne i aromatyczne ketony metylowe
• aldehydy
• nitroalkany
• nitryle alifatyczne
• malonian dietylu (bardzo dobry prekursor karboanionów)

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:

• alkohol - nowe wiązanie C-O
• tiol - nowe wiązanie C-S
• kwas fosforawy - nowe wiązanie C-P

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

[edytuj] Produkty reakcji

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.

[edytuj] Podsumowanie

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.