Реакция Зандмейера - химическая реакция, которая используется для синтеза арилгалогенидов из арилдиазониевых солей. Эта реакция названа в честь швейцарского химика Трауготта Зандмейера. Реакция представляет собой способ замещения ароматической аминогруппы посредством превращения ее в диазогруппу с последующим ее замещением нуклеофилом. Данная реакция часто катализируется солями меди (I). В качестве нуклеофила може выступать галогенид-анионы, цианиды, тиолы, вода и пр.
Применение смеси $HCl$ и $Cu_2Br_2$ или $HBr$ и $Cu_2Cl_2$ всегда приводит к смеси арилхлоридов и арилбромидов.
Рисунок 1.
Рисунок 2.
Рисунок 3.
Реакция плохо протекает со фторид-анионом, но фторирование может быть проведено с использованием тетрафторборатов (реакция Бальца- Зандмейера).
Механизм реакции Зандмейера
Непосредственно нуклеофильному замещению предшествует диазотирование аминов, которое было рассмотрено в отдельных главах.
Азотистую кислоту для диазотирования обычно получают в растворе из нитрита натрия и кислоты. Далее азотистую кислоту протонируют росле чего один эквивалент воды отщепляется, образуя ионы нитрозония - электрофильные частицы.
Рисунок 4.
Ароматический (или гетероциклический) амин быстро вступает в реакцию с нитритом с образованием соли арилдиазония, которая расщепляется в присутствии солей одновалентной меди, такой как $CuCl$, с образованием желаемого арилгалогенида. Этот процесс осуществляется при температуре 25-30 $^\circ$С. Реакция представляет собой радикал-нуклеофильное ароматическое замещения.
Рисунок 5.
Вариации реакций Зандмейера
Большинство вариаций реакций Зандмейера включает использование различных солей меди. Например, с использованием цианида меди или получают бензонитрилы. Реальным нуклеофильным агентом является комплексный ион $Cu(CN)_{2^-}$, например:
Рисунок 6.
Применив в этой реакции тиолы или воду в присутствии медных солей образуются тиоэфиры или фенолы, соответственно.
Рисунок 7.
Также известны примеры реакций Зандмейера с солями меди, используемых в каталитических количествах. Например при бромировании используют 0,2 экв. смеси одновалентной меди, двухвалентной меди, с дополнительными количествами бидентатного фенантролина и межфазного катализатора дибензо-18-краун-6:
Рисунок 8.
Изоамилнитриты также пригодны в качестве реагентов в модификацированной реакции Зандмейера. Реакция алкилнитрита с ароматическим амином в галогенированном растворителе, создает радикальные ароматических соединения которые абстрагируют атом галогена из растворителя. Для синтеза арилиодидов используется дииодметан, в то время как бромоформ является растворителем для синтеза арилбромидов.
Модификация Гаттермана
Л. Гаттерман обнаружил, что в реакциях замещения диазо-группы на галогены или цианогруппу соли одновалентной меди в ряде случаев можно с успехом заменить на медный порошок.
Рисунок 9.
Этот метод дает особенно хорошие результаты при замене диазогруппы во фторборатах или гексафторфосфатах арендиазония на нитрогруппу с помощью нитрит-иона:
Рисунок 10.
Эту реакцию используют в основном для получения тех ароматических нитросоединений, которые не могут быть получены прямым нитрованием. Другой альтернативный способ замены амино- на нитрогруппу заключается в окислении первичных ароматических аминов пертрифторуксусной кислотой. Оба этих метода используются для получения орто- и пара-динитробензолов и других нитробензолов, содержащих в орто- и пара-положениях сильные электроноакцепторные заместители.
