Fenoles

Compuestos químicos en los que el grupo hidroxilo está unido directamente a un anillo aromático

En química orgánica , los fenoles , a veces llamados fenólicos , son una clase de compuestos químicos que consisten en uno o más grupos hidroxilo ( −OH ) unidos directamente a un grupo hidrocarburo aromático . ^[1] El más simple es el fenol , C
₆yo
₅OH . Los compuestos fenólicos se clasifican como fenoles simples o polifenoles según la cantidad de unidades de fenol en la molécula.

Fenol: el más simple de los fenoles.

Estructura química del ácido salicílico , el metabolito activo de la aspirina

Los fenoles se sintetizan industrialmente y también son producidos por plantas y microorganismos. ^[2]

Propiedades

Acidez

Los fenoles son más ácidos que los alcoholes típicos. La acidez del grupo hidroxilo en los fenoles es comúnmente intermedia entre la de los alcoholes alifáticos y los ácidos carboxílicos (su pKa _{está generalmente entre 10 y 12). La desprotonación de un fenol forma un} ion fenolato negativo correspondiente o un ion fenóxido , y las sales correspondientes se denominan fenolatos o fenóxidos ( arilóxidos según el Libro de Oro de la IUPAC). ^{[ cita requerida ]}

Condensación con aldehídos y cetonas

Los fenoles son susceptibles a sustituciones aromáticas electrofílicas . La condensación con formaldehído produce materiales resinosos, como la baquelita . ^{[ cita requerida ]}

Otra sustitución aromática electrofílica a escala industrial es la producción de bisfenol A , que se produce por condensación con acetona . ^[3]

C-Alquilación con alquenos

El fenol se alquila fácilmente en las posiciones orto utilizando alquenos en presencia de un ácido de Lewis como el fenóxido de aluminio : ^{[ cita requerida ]}

CH2 = _CR2 + _C6H5OH → _{R2CHCH2-2 -} C6H4OH_​​​​_​​_​​

De esta manera se producen anualmente (año 2000) más de 100.000 toneladas de terbutilfenoles , utilizando isobutileno (CH2 ₌ CMe2 ₎ como agente alquilante. De especial importancia es el 2,6-diterbutilfenol , un antioxidante versátil . ^[3]

Otras reacciones

Los fenoles sufren esterificación . Los ésteres de fenol son ésteres activos , siendo propensos a la hidrólisis. Los fenoles son especies reactivas hacia la oxidación . Escisión oxidativa, por ejemplo, escisión de 1,2-dihidroxibenceno al monometiléster de ácido 2,4 hexadienedioico con oxígeno, cloruro de cobre en piridina ^[4] Desaromatización oxidativa a quinonas también conocida como reacción de Teuber . ^[5] y oxona . ^[6] En la reacción que se muestra a continuación, el 3,4,5-trimetilfenol reacciona con el oxígeno singlete generado a partir de oxona / carbonato de sodio en una mezcla de acetonitrilo / agua a un para-peroxiquinol. Este hidroperóxido se reduce al quinol con tiosulfato de sodio .

Los fenoles se oxidan a hidroquinonas en la oxidación del persulfato de Elbs .

Reacción de naftoles e hidrazinas y bisulfito de sodio en la síntesis de carbazol de Bucherer .

Síntesis

Muchos fenoles de interés comercial se preparan mediante la elaboración de fenol o cresoles . Se producen típicamente mediante la alquilación de benceno / tolueno con propileno para formar cumeno y luego O
₂se añade con H
₂ENTONCES
₄para formar fenol ( proceso Hock ). Además de las reacciones anteriores, muchas otras reacciones más especializadas producen fenoles:

• Reordenamiento de ésteres en el reordenamiento de Fries ^{[7] [8]}
• Reordenamiento de N -fenilhidroxilaminas en el reordenamiento de Bamberger ^{[9] [10]}
• desalquilación de éteres fenólicos
• reducción de quinonas
• Reemplazo de una amina aromática por un grupo hidroxilo con agua y bisulfuro de sodio en la reacción de Bucherer ^[11]
• descomposición térmica de las sales de aril diazonio , las sales se convierten en fenol ^[12]
• por la oxidación de aril silanos, una variación aromática de la oxidación de Fleming-Tamao ^[13]
• Síntesis catalítica a partir de bromuros y yoduros de arilo utilizando óxido nitroso ^[14]

Clasificación

El fármaco más vendido en Estados Unidos, el acetaminofeno , también conocido como paracetamol, es un fenol.

Existen varios esquemas de clasificación . ^{[15] : 2} Un esquema comúnmente utilizado se basa en el número de carbonos y fue ideado por Jeffrey Harborne y Simmonds en 1964 y publicado en 1980: ^{[15] : 2  [16]}

Medicamentos y productos naturales bioactivos

Más de 371 medicamentos aprobados por la FDA entre los años 1951 y 2020 contienen un fenol o un éter fenólico (un fenol con un alquilo), y están representados casi todos los tipos de medicamentos de moléculas pequeñas, y los productos naturales constituyen una gran parte de esta lista. ^[17]

Referencias

1. IUPAC , Compendio de terminología química , 2.ª edición (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) "fenoles". doi :10.1351/goldbook.P04539
2. Hättenschwiler, Stephan; Vitousek, Peter M. (2000). "El papel de los polifenoles en el ciclo de nutrientes de los ecosistemas terrestres". Tendencias en ecología y evolución . 15 (6): 238–243. doi :10.1016/S0169-5347(00)01861-9. PMID  10802549.
3. Fiege H; Voges HW; Hamamoto T; Umemura S; Iwata T; Miki H; Fujita Y; Buysch HJ; Garbe D; Paulus W (2000). "Derivados del fenol". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a19_313. ISBN 978-3527306732. {{cite encyclopedia}}: |work=ignorado ( ayuda )
4. Ácido 2,4-hexadienedioico, éster monometílico, (Z,Z)- Organic Syntheses , Coll. Vol. 8, pág. 490 (1993); Vol. 66, pág. 180 (1988) Artículo.
5. "2,5-Ciclohexadieno-1,4-diona, 2,3,5-trimetil". Síntesis orgánicas . 52 : 83. 1972.
6. Carreño, M. Carmen; González-López, Marcos; Urbano, Antonio (2006). "Desaromatización oxidativa de para-alquilfenoles en para-peroxiquinoles y para-quinoles mediada por oxona como fuente de oxígeno singlete". Angewandte Chemie International Edition . 45 (17): 2737–2741. doi :10.1002/anie.200504605. PMID  16548026.
7. Papas fritas, K .; Finck, G. (1908). "Über Homologe des Cumaranons und ihre Abkömmlinge". Chemische Berichte . 41 (3): 4271–4284. doi :10.1002/cber.190804103146.
8. Papas fritas, K.; Pfaffendorf, W. (1910). "Über ein Kondensationsprodukt des Cumaranons und seine Umwandlung in Oxindirubin". Chemische Berichte . 43 (1): 212–219. doi :10.1002/cber.19100430131.
9. Bamberger, E. (1894). "Ueber die Reduction der Nitroverbindungen". Chemische Berichte . 27 (2): 1347-1350. doi :10.1002/cber.18940270229.
10. Bamberger, E. (1894). "Über das fenilhidroxilamina". Chemische Berichte . 27 (2): 1548-1557. doi :10.1002/cber.18940270276.
11. H. Bucherer (1904). "Über die Einwirkung schwefligsaurer Salze auf aromatische Amido- und Hydroxylverbindungen". J. Prakt. Química. (en alemán). 69 (1): 49–91. doi :10.1002/prac.19040690105.
12. HE Ungnade, EF Orwoll (1943). "3-Bromo-4-hidroxitolueno". Síntesis orgánicas . 23 : 11. doi :10.15227/orgsyn.023.0011.
13. Bracegirdle, Sonia; Anderson, Edward A. (2010). "Oxidación de arilsilano: nuevas rutas para los aromáticos hidroxilados". Chem. Comm . 46 (20): 3454–6. doi :10.1039/b924135c. PMID  20582346. S2CID  31736757.
14. Le Valliant, Franck; Mateos Calbet, Ana; González-Pelayo, Silvia; Reijerse, Edward J.; Ni, Shengyang; Busch, Julia; Cornellá, Josep (2022). "Síntesis catalítica de fenoles con óxido nitroso". Naturaleza . 604 (7907): 677–683. Código Bib :2022Natur.604..677L. doi :10.1038/s41586-022-04516-4. PMC 9046086 . PMID  35478236. 
15. Wilfred Vermerris y Ralph Nicholson. Bioquímica de compuestos fenólicos Springer, 2008.
16. Harborne, JB (1980). "Fenólicos de las plantas". En Bell, EA; Charlwood, BV (eds.). Enciclopedia de fisiología vegetal, volumen 8 Productos secundarios de las plantas . Berlín, Heidelberg, Nueva York: Springer-Verlag. págs. 329–395.
17. Scott, Kevin A.; Cox, Philip B.; Njardarson, Jon T. (26 de mayo de 2022). "Fenoles en productos farmacéuticos: análisis de un motivo recurrente". Revista de química medicinal . 65 (10): 7044–7072. doi :10.1021/acs.jmedchem.2c00223. ISSN  0022-2623. PMID  35533692. S2CID  248667453.