5. Альдегиды путём окисления толуолов.

1. Двуокисью марганца.

Предоставлено Бабайкой.

Примечание от МунЛайта - в этой реакции должна использоваться свежеосаждённая мелкодисперсная двуокись марганца. Её можно получить, например, смешиванием р-ров перманганата калия и ГМТА (или любого другого восстановителя в нейтральной среде)

Получение альдегидов ароматического ряда окислением толуола и его производных является важным технологическим процессом в синтезе лекарственных веществ.
Для окисления метильной группы до альдегидной применяют двуокись марганца. Процесс ведут в серной кислоте. В тех случаях, когда двуокись марганца берут в избытке, используют водную серную кислоту. Если двуокись марганца взята в стехиометрическом соотношении, применяют избыток концентрированной серной кислоты.
Если процесс вести при температуре не выше 40 С, то в результате реакции образуется альдегид. Если же температуру реакции поднять до 60-70 С, то основным продуктом будет бензойная кислота.

2. Окисление бромом.

Предоставлено Шпоном.

Получение п-бромобензальдегида.

(Примечание - эта процедура работает на любом толуоле, не вступающем в реакцию с бромом - нпрмр, 3,4,5-триМеО-БА, 2,5-диМеО-4-бромо-БА, или 4-МеО-3-бромо-БА)

В трехгорлой колбе на 1000 мл с мешалкой, ОХ, термометром и капельной воронкой поместили 100 г (0.58 моль) пара-бромотолуола (Org Syn Coll, Vol I, 1941, 136). Шарик термометра и конец капилляра капельной воронки должны находиться возле самого дна колбы. Свободный конец ОХ соединен с промывалкой для поглощения газа. Колбу нагревают в масляной бане до 105 С, освещают лампой на 150 ватт и 197 г (61.8 мл, 1.23 моль) брома медленно прибавляют из капельной воронки (прим. 1). Половина брома прибавляется в течении часа при Т = 105...110 С, другая половина – в течении двух часов, Т возрастает до 135 С. После того как был прибавлен весь бром температура постепенно выросла до 150 С
Смесь (прим. 2) вылили в колбу на 2000 мл и тщательно перемешали с 200 г мелкого карбоната кальция. Прибавили около 300 мл воды и осторожно подогрев (прим. 3), кипятили 15 часов с ОХ. После чего перегнали продукт в быстром потоке водяного пара (прим. 4) Дистиллят собирали порциями по 500 мл и охлаждали. Пара-бромобензальдегид выпадал, его фильтровали и сушили в дессикаторе. С первого литра дистиллята вышло 50-60 г, с Тпл=55..57 С. Еще из 2 литров получили 15..20 г, с Тпл=50..56 С (прим. 5). Его можно очистить бисульфитным методом (прим. 6), и получить 13..18 г с Тпл=55..57 С. Общий выход составляет 65..75 г, 60..69% от теории.
2. Примечания
(1) Скорость прибавления брома должна регулироваться, чтобы избежать накопления брома в смеси. Избыток брома легко различим, он окрашивает в красный цвет смесь и пары в ОХ.
(2) Пара-бромобензаль бромид – сильный лакриматор, производит ожоги при попадании на кожу. Немедленно промыть спиртом!
(3) Чтобы колба не лопнула, ее сначала разогревают в водяной бане, потом, слегка побалтывая, на газовой горелке – пока не закипит. После этого можно спокойно ставить ОХ и кипятить.
(4) Капилляр для пара доходит до самого низа колбы, на конце – шарик диаметром 16 мм с четырьмя отверстиями по 0.8 мм. Это помогает перемешивать тяжелый осадок, в противном случае альдегид перегоняется очень медленно. Неплохо также соединить колбу и холодильник большой перегоночной насадкой Гопкинса (?!) чтобы предотвратить попадание пены в холодильник. (примечание - полиметоксилированные альдегиды не перегоняются с паром, поэтому их нужно выделять другим методом - нпр, через бисульфитный аддукт)
(5) Около 5..10 г грязной пара-бромобензойной кислоты может быть получено, если подкислить остаток после перегонки.
(6) Растирают альдегид с насыщенным раствором бисульфита натрия (1 грамм на 2 мл), после 3 часов стояния смесь фильтруют под вакуумом. Осадок промывают абсолютным спиртом, эфиром, и переносят в колбу для перегонки с паром. Прибавляют избыток карбоната натрия и перегоняют альдегид с паром.

3. Окисление монопероксосульфатом.

(синтез монопероксосульфата см. здесь)

Предоставлено МунЛайтом.

а) Бензальдегид.

Железно - медный Катализатор: Толуол (7.6 g.), вода (35 ml.), железа (II) сульфат гептагидрат (0.110 g.) , меди(II) ацетат (0.072 g.) и метанол (8 ml.) помещены в 250 ml. реактор.

Раствор персульфата натрия в водном метаноле добавлен медленно к смеси, которая поддержана при 70 C, в атмосфере азота и при агитации. Органическая фаза отделена после двух часов и водная фаза экстрагирована эфиром. Объединенные органические фазы дистиллированны, чтобы предоставить 8.29 g (95 %) очень чистого бензальдегида.

б) Вератральдегид.

Железно - медный катализатор: 3,4 диМеО-толуол (10 g.), железа (II) сульфат гептагидрат (0.0728 g.), деминерализованная вода (50 ml.), ацетат меди (0.1426 g.) и метанол (8 ml.) помещены в 250 см3 колбу. Температура реакции поднята к 60 C при подаче азота в реактор. Раствор с водным метанолом персульфата натрия (37.52 g. персульфата в 118.8 ml. воды и 8 см3 метанола) прикапывают вовнутрь. Реакция закончена в пределах трех часов.

Произведенный вератральдегид отделен от водной фазы и, после дистилляции получено 0.99 g 3,4 диМеО-толуола и 5.83 g вератральдегида (выход 60 %) .

4. Окисление хлористым хромилом: реакция Этара.

Предоставлено Зилотом.

Один из наиболее часто применяемых способов превращения метилзамещенных бензолов в соответствующие бензальдегиды состоит в обработке их хлористым хромилом в инертном растворителе (в четыреххлористом углероде или сероуглероде). Реакцию обычно проводят при комнатной температуре. Вначале окисляемое ароматическое соединение образует с двумя молекулами хлористого хромила комплекс, который выпадает в осадок. При обработке комплекса водой образуется альдегид. Механизм этого превращения, называемого реакцией Этара, окончательно не выяснен:

Этот метод привлек особое внимание в связи с тем, что он дает возможность окислять только одну метальную группу в тех случаях, когда присутствуют другие; м-, о- и п-Ксилолы, например, могут быть окислены хлористым хромилом в соответствующие толуиловые альдегиды с выходами около 80%:

Аналогично из мезитилена получают 3,5-диметилбензойный альдегид с выходом 70%:

С помощью реакции Этара соответствующие альдегиды могут быть получены также и из различных замещенных толуолов:

Получение дихлорида диоксохрома (хлористого хромила):

Синтез ведут в приборе на шлифах т. к. хлоистый хромил разъедает резиновые и корковые пробки и просачивается сквозь них.
В колбу Вюрца, снабженную длинным нисходящим, прямым холодильником помещают по 50 г. тщательно растертых и перемешанных дихромата калия и хлорида натрия. Смесь обливают 75 мл. конц. серной кислоты. Реакция начинается немедленно. Колбу тут же закрывают пробкой. Rm медленно нагревают. Хлористый хромил перегоняется в приемную колбу, соединенную с атмосферой через 2 промывных склянки с конц. р-ром щелочи, в противном случае сильный кашель гарантирован.
Нагревание прекращают когда в приемник перестанут поступать темно-красные, маслянистые капли. Выход ~ 60 г.
Хлористый хромил представляет из себя тяжелую, летучую, дымящую жидкость темно – зеленого цвета, в проходящем свете темно – красную. Он в высшей степени огнеопасен. Воспламеняет спирты, вплоть до гексанола, кетоны, алифатические альдегиды, простые эфиры. При попадании на кожу ощущается потепление, затем внешний слой кожи трескается и отшелушивается. Язв не образуется, так что с ним можно работать и без перчаток.

Окисление толуолов хлористым хромилом на примере получения бензальдегида.

В колбу на 250 мл. наливают 25 мл. толуола в 25 мл. CCl4 и постепенно, из капельной воронки добавляют 60 гр. хлористого хромила в 50 мл. CCl4. Немедленно выпадает мелкий осадок шоколадного цвета. Его отсасывают на фильтре Шотта № 4. Сушат на воздухе при комнатной температуре, ни в коем случае не нагревая т. к. он может взорваться. Затем высыпают в стакан и приливают воды. Мгновенно происходит реакция. Образующийся альдегид экстрагируют органическим растворителем (можно диизопропиловым эфиром, можно дихлорметаном). Упаривают, альдегид для очистки можно перегнать с водяным паром, а можно и не перегонять. Выход ~ 17 гр.