Алкилирование фенолов диазометаном.

Предоставлено и опробовано Zealot'ом.

Существует вообще две методики получения эфиров фенолов. Первая заключается в использовании избытка фенола по отношению к диазометану(ДМ), и отгоне получив-шегося эфира из сильно щелочного раствора продуктов реакции с водяным паром. При этом непрореагировавший избыток фенола остается в виде фенолята. А в погоне содержится чистый эфир. И второй метод, заключающийся в применении небольшого избытка ДМ для полного метоксилирования фенола, с последующей нейтрализацией избытка ДМ муравьиной к-той и образованием метилформиата с Tкип = 31,8оС, кото-рый легко удаляется из Rm.
Выбор того или иного метода в каждом конкретном случае зависит от стоимости и доступности исходного сырья, а так же его особенностей. Например если пробовать получать п – метоксифенол(ПМФ) по сп. 1, то на этапе разделения гидрохинона и ПМФ вы столкнетесь со значительными трудностями, то же касается пирокатехина, резорцина, пирогаллола, флюроглюцина и вообще всех полифенолов. Корень данной проблемы заключается в том, что для формилирования по Раймеру – Тиману обязательно наличие хотя бы одной гидроксильной группы в соединении, в орто положение к которой и вступает альдегидная группа. Поэтому разделение непрореагировавшего избытка полифенола и метоксилированных фенолов продуктов всегда будет представлять значительную трудность.
Характер данной реакции таков, что в случае двухатомных фенолов (гидрохинон, пирокатехин, резорцин) вначале всегда будет образовываться исключительно метоксифенол(МФ), до тех пор пока весь дифенол не будет израсходован и лишь затем будет происходить алкилирование по второму гидроксилу. При этом продукты реакции легко разделяются перегонкой с паром из щелочного раствора. Диметоксибензол(ДМБ) перегоняется, МФ нет. Затем нейтрализация щелочного раствора и экстракция МФ.
В случае трехатомных фенолов вначале образуется исключительно метоксиди-фенол до тех пор пока не израсходуется весь трифенол, затем исключительно диметоксифенол(ДМФ) и наконец триметоксибензол(ТМБ). Вот на этой стадии и следует остановить реакцию. Небольшое кол-во уже образовавшегося ТМБ перегоня-ется из щелочного р-ра, а ДМФ нет.
Т. е. подводя итог выше сказанному надо расчитывать кол-во реагентов таким образом, что бы всегда образовывались хотя бы небольшие кол-ва полностью алкилиро-ванных фенолов и в Rm не оставалось бы вообще совсем не алкилированных фенолов. (впрочем, в случае трехатомных фенолов это происходит автоматически т. е. когда начинает образовываться ТМБ в Rm находится уже исключительно ДМФ). Либо как уже говорилось выше, на заданном этапе прерывать реакцию добавляя муравьиную к-ту, а степень завершенности реакции проверять по кол-ву собранного в газометре азота.

Примеры алкилирования фенолов диазометаном.

Получение анизола (метоксибензола):

Хотя фенол дешев и из экономических соображений выгоднее вести синтез по его избытку мы, тем не менее, возьмем в избытке ДМ, дабы исключить геморройный процесс перегонки анизола с паром.

В колбу на 250 мл. заливается раствор 12,5 г. фенола в 75 мл. бензола или эфира (фенол может полностью не раствориться, но это не важно), добавляется 0,05 г. безводного сульфата меди и при интенсивном перемешивании и комнатной температуре постепен-но приливается р-р 7 г. ДМ в 150 мл бензола в течении часа. Когда прибавлен весь р-р ДМ Rm перемешивается еще 30 мин. при комн. температуре и 30 мин. при при ~ 50оС.
(Вообще синтез можно вести и без катализатора, но тогда он растягивается на 6 часов).
Затем в Rm, не охлаждая, по каплям добавляется небольшое кол-во HCOOH до тех пор пока очередная капля не будет вызывать газообразования. Причем возможно так же, что за время пока Rm перемешивается, большая часть избытка ДМ успеет прореагировать между собой и с растворителем, образуя полиметилен и продукты неизвестного состава, но это не страшно.
Rm промывается 2*30 мл. воды для удаления сульфата меди и непрореагировавшей НСООН. Сушится MgSO4. После этого растворитель отгоняется на водяной бане. Выход анизола почти количественный ~ 14 гр.

Получение п – метоксифенола(ПМФ):

К раствору 14,7 гр. гидрохинона в 100 мл. бензола прибавляется 0,05 гр. безводного сульфата меди и при интенсивном перемешивании и комнатной температуре постепенно приливается р-р 7 г. ДМ в 150 мл бензола в течении часа. Когда прибавлен весь р-р ДМ Rm перемешивается еще 30 мин. при комн. температуре и 30 мин. при при ~ 50оС.
Затем Rm промывается 50 % р-ром NaОН до тех пор, пока он не станет оставаться абсолютно бесцветным. Бензол отгоняют получая незначительное кол-во диметоксибензола. Промывные воды нейтрализуют HCl до слабокислой реакции, экстрагируют бензолом либо эфиром. Растворитель упаривают, получая ~15 гр. ПМФ в виде коричневатого остатка.

Получение диметоксибензола(ДМБ):

К раствору 9 гр. гидрохинона в 100 мл. бензола прибавляется 0,05 гр. безводного суль-фата меди и при интенсивном перемешивании и комнатной температуре постепенно приливается р-р 8 г. ДМ в 150 мл бензола в течении часа. Когда прибавлен весь р-р ДМ Rm перемешивается еще 30 мин. при комн. температуре и 30 мин. при при ~ 50оС.
Затем в Rm, не охлаждая, по каплям добавляется небольшое кол-во HCOOH до тех пор пока очередная капля не будет вызывать газообразования. Rm промывается 2*30 мл. воды для удаления сульфата меди и непрореагировавшей НСООН. Сушится MgSO4. После этого растворитель отгоняется на водяной бане. Выход ДМБ почти количественный ~ 11 гр.