Mannichova reakcia
Mannichova reakcia je trojzložková organická reakcia, sa aminoalkyluje α-pozícia ketónu alebo aldehydu. V reakcii spolu reagujú aldehyd alebo ketón, amín (primárny alebo sekundárny, prípadne amoniak) a enolizovateľná zlúčenina (zlúčenina, ktorá má odštiepiteľný aktívny vodík).[1] Mannichovou reakciou vznikajú β-aminokarbonylové zlúčeniny, ktoré sa označujú i ako Mannichova zásada. Reakcia je pomenovaná po Carlovi Mannichovi.[2][3]
Mannichova reakcia začína nukleofilnou adíciou amínu na karbonylovú zlúčeninu, po ktorej nasleduje dehydratácia za vzniku Schiffovej bázy. Schiffova báza je elektrofil, ktorý sa v druhom kroku účastní elektrofilnej adície na enol, ktorý vznikol z karbonylovej zlúčeniny s kyslým (odštiepiteľným) α-protónom. Mannichova reakcia patrí medzi kondenzačné reakcie.[4]:140
Reaktanty
[upraviť | upraviť zdroj]Mannichova reakcia vyžaduje tri zložky:[5]
- Aldehyd alebo ketón (typicky formaldehyd)
- Amín – primárny alebo sekundárny, prípadne amoniak
- Látka, ktorá je schopný odštiepiť protón a vytvoriť tak „enolformu“ (tzn. látka s dvojitou väzbou vedľa elektrón akceptorného atómu)
- alifatický alebo alicyklický ketón
- estery – dietylmalonát, acetoctan etylový
- nitrozlúčeniny alebo nitrily s vodíkom na pozícii α
- fenol (môže reagovať v pozícii orto alebo para)
- molekuly s terminálnou trojitou väzbou, kde reaguje uhlík, ktorý sa účastní trojitej väzby
Reakčný mechanizmus
[upraviť | upraviť zdroj]Mechanizmus Mannichovej reakcie začína tvorbou imíniového katiónu z amínu a aldehydu:[4]:140
Vznikajúci intermediát sa označuje ako Mannichov intermediát.[5] Vedľa tejto reakcie dochádza k tautomerizácii karbonylovej zlúčeniny (na obrázku nižšie je to ketón), z ktorej vzniká enolforma. Táto zlúčenina následne atakuje imíniový katión:
Mannichova reakcia môže byť katalyzovaná kyselinou i zásadou.[5]
Asymetrická Mannichova reakcia
[upraviť | upraviť zdroj]Ak má enolizovateľný ketón alebo aldehyd na α-pozícii nejaký substituent, tak je možné použiť prolín a podobné aminokyselinové organokatalyzátory na stereoselektívnu Mannichovu reakciu (relatívne voči α-substituentu novozavedenej aminoskupine na β-pozícii).
Mannichova reakcia katalyzovaná (S)-prolínom uprednostňuje tvorbu produktu, v ktorom sú substituent a aminoskupina v polohe voči sebe, teda syn.[6] Možno však použiť i modifikovaný prolínový katalyzátor, napríklad metylovanú pyrolidínkarboxylovú kyselinu, čo vedie k tvorbe anti produktu.[7] V oboch prípadoch sa enolizovateľný aldehyd alebo ketón premieňa pomocou organokatalyzátoru na (E)-enamín. Selektivita nukleofilného ataku je tak riadená konformáciou, ktorú preferenčne zaujíma enamín, a relatívnou orientáciou enamínu a imínu tak, aby mohla karboxylová skupina protonizovať atóm dusíka imínu.
Použitie
[upraviť | upraviť zdroj]Mannichovu reakciu možno použiť v mnohých odvetviach organickej chémie, napríklad pri syntéze:
- alkylamínov,
- peptidov, nukleotidov, antibiotík, alkaloidov (napríklad tropinón[4]:142[5]),
- agrochemikálií, napríklad regulátorov rastu rastlín,[8]
- polymérov,
- katalyzátorov,
- farmaceutík (napríklad rolitetracyklínu, produktu Mannichovej reakcie tetracyklínu a pyrolidínu; antidepresíva fluoxetínu; tramadolu; a protizápalového tolmetínu),
- mydiel a detergentov,
- polyéteramínov syntetizovaných zo substituovaných rozvetvených alkyléterov[9][10]
- α,β-nenasýtených ketónov, ktoré vznikajú rozkladom produktov Mannichovej reakcie (napríklad metylvinylketón vzniká zo 4-(dietylamino)bután-2-ónu[11][12])
Referencie
[upraviť | upraviť zdroj]- ↑ SMITH, Michael B.; MARCH, Jerry. March's Advanced Organic Chemistry. 6th. vyd. [s.l.] : John Wiley & Sons, 2007. ISBN 978-0-471-72091-1. S. 1292–1295.
- ↑ Ueber ein Kondensationsprodukt aus Formaldehyd, Ammoniak und Antipyrin. Archiv der Pharmazie, 1912, s. 647–667. Dostupné online. DOI: 10.1002/ardp.19122500151. (German)
- ↑ BLICKE, F. F.. The Mannich Reaction. Organic Reactions, 2011, s. 303–341. DOI: 10.1002/0471264180.or001.10.
- 1 2 3 Carey, Francis A.; Sundberg, Richard J.. Advanced Organic Chemistry: Part B: Reactions and Synthesis. 5th. vyd. New York : Springer, 2007. ISBN 978-0-387-68354-6. S. 140–142.
- 1 2 3 4 DEVÍNSKY, Ferdinand. Organická chémia. 2. prepracované a doplnené. vyd. Bratislava : Osveta, 2013. ISBN 9788080633882. S. 480 – 482.
- ↑ A highly enantioselective route to either enantiomer of both α- and β-amino acid derivatives. Journal of the American Chemical Society, 2002, s. 1866–1867. DOI: 10.1021/ja017833p. PMID 11866595.
- ↑ Direct asymmetric anti-Mannich-type reactions catalyzed by a designed amino acid. Journal of the American Chemical Society, 2006, s. 1040–1041. DOI: 10.1021/ja056984f. PMID 16433496.
- ↑ Synthesis of new indolecarboxylic acids related to the plant hormone indoleacetic acid. Journal of the Brazilian Chemical Society, 2003, s. 11–15. Dostupné online. DOI: 10.1590/S0103-50532003000100003.
- ↑ Quantitation of polyetheramines as the active components of detergent additives in gasoline by the ninhydrin reaction. Fuel, 2023-04-15. Dostupné online. ISSN 0016-2361. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.127275.
- ↑ Aftermarket Fuel Additives and their Effects on GDI Injector Performance and Particulate Emissions. SAE Technical Paper Series (400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA, United States: SAE International), 2022-08-30. DOI: 10.4271/2022-01-1074. (po anglicky)
- ↑ SIEGEL, Hardo; EGGERSDORFER, Manfred. Ketones. Weinheim, Germany : Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2000-06-15. DOI: 10.1002/14356007.a15_077. Dostupné online. ISBN 978-3-527-30673-2. DOI:10.1002/14356007.a15_077 (po anglicky)
- ↑ 1-DIETHYLAMINO-3-BUTANONE. Organic Syntheses, 1957, roč. 37, s. 18. Dostupné online [cit. 2025-10-15]. DOI: 10.15227/orgsyn.037.0018.
Pozri aj
[upraviť | upraviť zdroj]Iné projekty
[upraviť | upraviť zdroj]
Commons ponúka multimediálne súbory na tému Mannichova reakcia
Externé odkazy
[upraviť | upraviť zdroj]- Mechanism in Motion: Mannich reaction [online]. 20 August 2010. Dostupné online. (po anglicky)
Zdroj
[upraviť | upraviť zdroj]Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Mannich reaction na anglickej Wikipédii.
