Frage:
HI / P-Reduktionsmechanismus
Jori
2014-08-25 01:14:48 UTC
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Ich habe kürzlich eine Frage zu Breaking Bads anfänglicher Methamphetamin-Produktionsmethode (d. h. der Reduktion von (Pseudo) Ephedrin) beantwortet. Die Reaktion ist wie folgt:

Ephedrine to methamphetamine using HI/P ( Quelle)

Es ist bekannt als die $ \ ce {HI / P} $ -Reduktion und war (und ist immer noch etwas) eine echte Seuche in den Vereinigten Staaten, bis das Ephedrin enthaltende Hustenmittel unter strengere Kontrolle geriet. Das für eine Einführung, jetzt die Frage: Was ist eigentlich der Reaktionsmechanismus der $ \ ce {HI / P} $ -Reduktion?

Der erste Schritt scheint wie ein einfaches $ \ ce {S_ {N} 2} $ Substitution von $ \ ce {I ^ {-}} $, katalysiert durch die Protonierung der Alkoholgruppe durch Iodwasserstoffsäure (was sie zu einer weitaus besseren Abgangsgruppe macht). Aber was ist der Mechanismus danach? Wie ist Phosphor beteiligt? Hat die Reduzierung von $ \ ce {HI / P} $ eine legale Verwendung?

Ich denke, einen tatsächlichen Reaktionsmechanismus dafür zu finden, ist am Rande des Unmöglichen. Der erste Teil ist wahrscheinlich Protonierung / Aktivierung und etwas zwischen $ \ ce {S_ {N} 1 / S_ {N} 2} $. Der zweite Schritt wird höchstwahrscheinlich mit rotem Phosphor als Elektronenquelle und Entfernung von $ \ ce {PI3} $ durchgeführt. Wie bei allen Redoxreaktionen gibt es jedoch zu viele mögliche Wege, um den Mechanismus zu bestimmen. Für die legale Verwendung gibt es möglicherweise effektivere und selektivere (und weniger gefährliche) Methoden zur Reduzierung organischer Verbindungen.
Theoretische Untersuchungen dieser Reaktionen sind meiner Meinung nach in Ordnung.
Möglicherweise ist [dieser Artikel] (http://dx.doi.org/10.3762/bjoc.8.36) aufschlussreich. Die Autoren schlagen einen schrittweisen SET-Mechanismus vor, bei dem $ \ ce {HI} $ katalytisch ist und von $ \ ce {P_ {red}} $ recycelt wird.
Zwei antworten:
Jannis Andreska
2014-09-07 18:28:10 UTC
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Laut der in den Kommentaren zu Ihrer Frage erwähnten Quelle besteht der erste Schritt in der Tat in einer nukleophilen Substitution der OH-Gruppe durch $ \ ce {I -} $, die durch Protonierung des Alkohols erleichtert wird. Für den zweiten Schritt ($ \ ce {HI} $ -Reduktion) wurde eine Radikalspezies als Zwischenprodukt und damit eine Reduktion durch Einzelelektronentransfer (SET) mit Oxidation von $ \ ce {I -} $ zu $ ​​\ ce gefunden {I2} $ wird vorgeschlagen. Roter Phosphor wird für die Regeneration von $ \ ce {HI} $ aus $ \ ce {I2} $ benötigt. $ \ ce {P_ {red}} $ reagiert mit $ \ ce {I2} $ auf die Phosphoriodide $ \ ce {PI3} $ und $ \ ce {PI5} $, die anschließend zu $ ​​\ ce {H3PO3} hydrolysiert werden $ / $ \ ce {H3PO4} $ und $ \ ce {HI} $, die in weiteren Reduktionsschritten wiederverwendet werden. Katalytische Mengen von $ \ ce {HI} $ reichen daher aus, um die Reaktion in Gegenwart von Phosphor durchzuführen. Eine zu niedrige Konzentration von $ \ ce {I -} $ führt jedoch im ersten Reaktionsschritt zur Eliminierung statt zur Substitution.

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( Bild Quelle)

Der SET-Mechanismus der Reduktion wird im Artikel nicht ausführlich beschrieben, daher ist das Folgende etwas spekulativ. Da es sich um ein resonanzstabilisiertes Radikal handelt, ist die homolytische Spaltung der $ \ ce {CI} $ -Bindung einer der ersten Schritte, bei dem das Benzylradikal $ \ ce {R.} $ Und ein Iodradikal $ \ ce {I erhalten werden .} $. Ein einzelnes Elektron wird von $ \ ce {I -} $ nach $ \ ce {R.} $ Übertragen und bildet das Carbanion $ \ ce {R -} $ und $ \ ce {I.} $, Das mit einem anderen Jod rekombiniert radikal zu $ ​​\ ce {I2} $. Die Protonierung von $ \ ce {R -} $ ergibt das Endprodukt.

Pentaborane
2016-12-11 09:28:31 UTC
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Was den zweiten Teil der Frage betrifft, wird diese Reaktion tatsächlich kommerziell in der Feinchemie- und Spezialchemieindustrie eingesetzt. Ein Beispiel dafür ist die Reduktion von 4-Hydroxymandelsäure zu 4-Hydroxyphenylessigsäure. Dieses Zwischenprodukt wird auf einem Weg zum beliebten Betablocker "Atenolol" eingesetzt. Natürlich werden, wie in den Kommentaren erwähnt, andere Reaktionen oft bevorzugt, wenn dies möglich ist. Zusätzlich zu den genannten Problemen sind Phosphor und Jod beide relativ teuer

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@paracresol Warum nicht? Ich habe das gefragt. Auch wenn es nicht der Hauptteil der Frage war. Außerdem hat Jannis Andreska darauf nicht geantwortet, daher ist dies ein nützlicher Beitrag.


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