オゾン分解は、オゾンがアルケンやアルキンなどの不飽和オレフィンのパイ結合を切断する化学プロセスです。これは、付加環化の結合を壊す形です。オゾンは、アルケンと容易に相互作用する非常に反応性の高い酸素同素体です。カルボニル基は、有機分子であるアルケンの多数の炭素-炭素結合を置換します。
オゾンは、この反応中にアルケンの C=C 結合を切断し、中間化学物質であるオゾニドを生成します。亜鉛 (Zn) や硫化ジメチル ((CH3)2S) などの還元剤は、オゾニドをカルボニル化合物に分解します。同時に、還元剤は酸化亜鉛 (ZnO) または他の金属酸化物に酸化されます。これは還元的精密検査と呼ばれ、アルデヒドとケトンを生成します。
アルケンのオゾン分解
アルコール、アルデヒド、ケトン、およびカルボン酸は、アルケンをオゾンで酸化することによって形成できます。溶液が簡単なプロセスで未反応のオゾンから特徴的な青色になるまで、78°C のメタノール中のアルケン溶液にオゾンを吹き込みます。
これは、アルケンが完全に消費されたことを意味します。あるいは、オゾンの存在を検出することにより、いくつかの追加の化合物をこのエンドポイントの指標として使用できます。反応混合物を通してオゾン富化酸素の流れをバブリングすることによってオゾン分解が行われる場合、泡立つガスはヨウ化カリウム溶液を介して経路指定することができる。溶液がオゾンを吸収しなくなると、泡の中のオゾンがヨウ化物をヨウ素に酸化します。これは、その色ではっきりとわかります。
続いて中間体オゾニドは、添加が完了した後、試薬を使用してカルボニル誘導体に変換される。還元的ワークアップ条件の使用は、酸化的ワークアップ設定の使用よりもはるかに広まっています。アルデヒドまたはケトンの利用は、トリフェニルホスフィン、チオ尿素、亜鉛末、またはジメチルスルフィドが使用されるときに生成されますが、アルコールは水素化ホウ素ナトリウムによって生成されます。最近、アミンN-オキシドを用いてアルデヒドを直接製造することが報告されている。オゾンは、ベンジル エーテルなどの他の官能基も酸化できます。溶媒の酸化により反応中に少量の酸が生成されるため、反応を緩衝するためにピリジンが使用されることがあります。
反応/後処理条件を注意深く操作することにより、対称アルケンから非対称生成物を作ることができます:
- アルデヒドとジメチル アセタールは、TsOH、重炭酸ナトリウム (NaHCO3)、ジメチル スルフィド (DMS) を使用して生成されます。
- トリエチルアミン (Et3N) は、無水酢酸 (Ac2O) を使用してメチルエステルとアルデヒドに変換されます。 ・ＴｓＯＨを用いてメチルエステルとジメチルアセタールを生成する。 Ac2O、Et3N
アルケンのオゾン分解のメカニズム
このメカニズムは、オゾンによる酸化的開裂反応から始まる 3 つのステップで機能します。付加環化プロセスは、オゾンがアルケンと結合すると、モロゾニドと呼ばれる不安定な 5 員環を形成します。 1,3-双極子付加環化で始まりますが、最終的に酸化的にパイ結合を切断し、2 つのカルボニル基を生成します。
アルキンのオゾン分解
アルキンがオゾン化されると、酸無水物またはジケトンが生成されます。この反応の断片化は完全ではありません。単純な水性ワークアップが使用されるため、還元剤は必要ありません。
エラストマーのオゾン分解
このアプローチは、イソプレンが天然ゴムの構造繰り返し単位であることを特定するために使用されました。環境中の微量のガスが天然ゴム、ポリブタジエン、スチレンブタジエン、ニトリルゴムなどの脆弱なエラストマーの二重結合を切断するオゾン分解も深刻な問題です。オゾン分解は、負荷に対して直角にガスにさらされた表面に微細な亀裂を引き起こし、攻撃が続くにつれて急速に拡大します。ひび割れが発生するには、ゴム製品に張力がかかっている必要があります。
オゾン分解の応用
オゾン分解は、アルケンの二重結合位置とアルキンの三重結合位置を決定するために使用されます。天然化合物、特にテルペンの構造を決定したり、珍しいアルデヒドやケトンを合成したりするために広く使用されています.
結論
オゾン分解は、オゾンを使用してアルケン、アルキン、およびアゾ化合物 (機能性ジアゼニル官能基を持つ化合物) の不飽和結合を切断する有機化学反応です。これは、有機領域での酸化還元反応です。アルコール、アルデヒド、ケトン、およびカルボン酸は、アルケンをオゾンで酸化することによって生成できます。
アルキンは、オゾン分解によって酸無水物またはジケトンに変換されます。反応に水が存在する場合、酸無水物は加水分解して 2 つのカルボン酸を生成します。
一般にオゾン分解として知られるオゾン分解は、オゾンによるエラストマーの分解です。エラストマーの二重結合は、大気中の微量オゾン ガスによって切断されます。
アゾ化合物のオゾン分解により、ニトロソアミンが生成されます。
