Accoppiamento ossidativo: reazioni

Le reazioni di accoppiamento ossidativo consentono generalmente la formazione di un nuovo legame carbonio-carbonio senza la presenza di particolari gruppi attivanti o uscenti.
L’accoppiamento di due entità molecolari attraverso un processo ossidativo è abitualmente catalizzato da un metallo di transizione e prevede l’ossigeno quale ossidante.

Tra le reazioni in cui avviene un accoppiamento ossidativo vi è quella del metano, dei fenoli e dell’anilina.

Esempi di reazioni di accoppiamento ossidativo

Metano

Nel 1982 i chimici Keller e Bhasin dell’Università Harvard iniziarono i loro studi sull’accoppiamento ossidativo del metano che dà luogo alla formazione di etene secondo la reazione:
2 CH₄ + O₂ → C₂H₄ + 2 H₂O

Esaminarono le attività catalitiche degli ossidi metallici supportati su α-Al₂O₃ nel convertire direttamente il metano in etene a una temperatura da 500 a 1000 °C

Questa reazione presenta  inconvenienti come basse rese, rapida disattivazione del catalizzatore, scarsa selettività  con ottenimento di prodotti indesiderati ed elevato calore di reazione.

Stante la crescente di etene sono stati sperimentati diversi tipi di catalizzatori e di reattori. Si è dimostrato che la reazione avviene per via radicalica attraverso la scissione omolitica del legame C-H. Tuttavia si ottengono prodotti come biossido di carbonio e etano oltre a omologhi a catena più lunga. I risultati non sono stati soddisfacenti e, sebbene gli studi non si siano fermati, al momento non si sono registrati significativi progressi.

Fenoli

L’accoppiamento ossidativo dei fenoli è un metodo per preparare strutture fenoliche complesse da composti semplici e prontamente disponibili.

Sebbene risalga ad oltre un secolo, a causa del vasto numero dei possibili derivati fenolici, la reazione è ancora studiata per la sintesi di bifenoli e composti ad elevata massa molare.
I catalizzatori maggiormente  usati sono a base di rame o di ferro e, in particolare, il cloruro di ferro (III).

Anilina

L’anilina e suoi derivati possono dare la reazione per dare idrazine e composti azoici con rese elevate.

Gli azocomposti hanno applicazioni industriali per la preparazione di coloranti, pigmenti, indicatori, iniziatori radicalici e additivi per alimenti.

Le reazioni possono avvenire sia in presenza che in assenza di catalizzatori

Policondensazione

La polimerizzazione per accoppiamento ossidativo è un tipo di polimerizzazione per condensazione, formalmente definita come l’eliminazione di due atomi di idrogeno da monomeri aromatici , come fenoli, derivati ​​del naftolo , disolfuri di difenile , aniline, pirroli , tiofeni , benzeni per produrre un polimero.