Гидроксилирование

Процесс преобразования алкенов в спирты (гликоли). Метод мягкого окисления, в процессе которого происходит разрыв π-связей с сохранением углеродного скелета.

Реакция впервые использована В. В. Марковниковым в 1878 году. В 1888 году процесс подробно описал Е. Е. Вагнер (реакция Вагнера). Он установил, что окисление этилена водным раствором перманганата калия при комнатной температуре образует этиленгликоль. В результате происходит разрыв π-связи алкена:

${\displaystyle {\ce {3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O -> 3OHCH2-CH2OH + 2KOH + 2MnO2 v}}}$.

Наилучшие показатели выхода продуктов получаются при гидроксилировании алкенов в слабощелочной среде при 0-5 °C с 1%-ным раствором перманганата калия KMnO₄.

Реакция применяется в препаративной химии для синтеза гликолей, а также для получения полимеров, пропилена, бутилена и др.

Гидроксилирование ароматических соединений происходит под действием различных соединений. Например, существует способ гидроксилирования с использованием пероксида водорода и ионов железа (II) (реактив Фентона):

${\displaystyle {\ce {{C6H6}+H2O2->[{Fe^{2+}}]C6H5OH}}}$.

Существует способ гидроксилирования ароматических соединений с использованием реактива Уденфрида (смесь кислорода, ионов железа (I), аскорбиновой кислоты и ЭДТА)^[1].

В биохимии гидроксилирование катализируют ферменты — гидроксилазы, относящиеся к классу оксидоредуктаз^[2]. Реакция гидроксилирования может осуществляться с помощью биомиметических катализаторов или ферментов (цитохром Р450)^[3].

Участии ферментов в процессе гидроксилирования приводит к образованию модифицированных аминокислот. Например, продуктом гидроксилирования фенилаланина является тирозин.

Гидроксилирование является важным процессом в биосинтезе гормонов, витаминов и др. Позволяет изменять физико-химические свойства соединений, например растворимость и реакционную способность, что делает эту реакцию важным инструментом химического синтеза.

Наиболее важным продуктом гидроксилирования являются спирты, которые используются в производстве фармацевтических препаратов, растворителей, пластмасс и др.