Реакція Вагнера: механізм, роль в органічній хімії, застосування

Незважаючи на свою назву, вперше реакція Вагнера з алкенами була проведена ще Марковниковым в 1878 році. Він отримав спирт - циклогександиол-12 - з циклогексена, діючи на нього перманганатом калію у водному розчині при 0 o C. Пізніше цей метод отримання двоатомних спиртів розвинув і вивчив інший російський вчений - Вагнер. Датою відкриття реакції вважається 1888 рік, коли була опублікована його монографія "До реакції окислення ненасичених вуглецевих сполук". Слід згадати, що Вагнер проводив досліди не тільки в нейтральному водному, але також кислому і лужному середовищах.

Механізм

Суть реакції полягає в сін-гидроксилировании (одночасному приєднання двох гідроксильних груп) подвійного зв'язку алкена. Реагентом є перманганат калію - сильний окислювач, тому, щоб уникнути подальшого перетворення гідроксильної групи в карбоксильную, необхідно суворо дотримуватися кислотність: оптимальне значення pH - 8 тобто середовище повинна мати слабку лужну реакцію. Реакція Вагнера проходить через стадію утворення циклічного ефіру марганцевої кислоти, який потім негайно гідролізується до двоатомних спирту - діола. Проміжною сполукою, обумовлюється те, що гідроксильні групи знаходяться в вицинальном становищі - у різних атомів вуглецю. Саме проміжне з'єднання - интермедиат - ніколи не було виділено, однак його наявність підтверджується дослідженнями: при використанні в якості реагенту перманганату з міченим іоном кисню 18O на виході утворюється діол, у складі гідроксильних груп якого виявлялися шукані мічені 18O. Отже, атоми кисню переходять до алкену не з води - розчинника, а від перманганату - окислювача.


Якщо в реакцію Вагнера вводити транс-ізомер алкена, то на виході гідроксильні групи стають в цис-положенні, а у випадку з цис-ізомером алкена утворюється діол з функціональними групами в транс-положенні. Ці стереохімічні співвідношення були виведені емпіричним шляхом і працюють також для реакцій приєднання інших реагентів по кратному зв'язку.

Значення

Реакція окислення по Вагнеру є якісною на кратну зв'язок поряд із жорстким окисленню ненасичених вуглеводнів та бромування. В ході реакції знебарвлюється малиновий розчин перманганату калію і утворюється нерозчинний бурий осад - оксид марганцю(IV). Продукти реакції двохатомні спирти - також називають гликолями. Найбільше практичне значення мають нижчі гліколі на основі етилену, пропілену та бутилену, а також високомолекулярні сполуки-полімери на їх основі, наприклад, поліетиленоксид.

Застосування

Реакція Вагнера, незважаючи на свої обмеження, до цих пір знаходить широке застосування в органічному синтезі. Це обумовлено тим, що альтернативна реакція сін-гідроксилювання алкенів використовує в процесі оксид осмію(VIII), який є токсичним, важкодоступним і дорогим реагентом. Пізніше було запропоновано третій метод сін-гідроксилювання подвійного зв'язку - тристадійний процес з використанням йоду і ацетату срібла, однак реакція Вагнера є найстарішим і найбільш відомим способом м'якого окислення подвійний зв'язку.