Prins-reaktio

Prins-reaktio on alkeenien ja karbonyyliyhdisteen, kuten aldehydin tai ketonin, välinen kemiallinen reaktio. Reaktio-olosuhteista riippuen Prins-reaktion tuote voi olla joko dioli, allyylialkoholijohdannainen, dieeni tai 1,3-dioksaanijohdannainen. Reaktion raportoi alankomaalainen kemisti H. J. Prins vuonna 1919, ja se on nimetty hänen mukaansa.

Reagenssit ja mekanismi
Prins-reaktio tapahtuu useille alkeeneille ja tyypillisimmin käytetty karbonyyliyhdiste on formaldehydi. Alkeeni reagoi sitä helpommin mitä substituoidumpi se on. Katalyyttinä Prins-reaktiossa käytetään joko proottista happoa tai Lewis-happoa. Reaktion mekanismin ensimmäisessä vaiheessa karbonyyliyhdisteen karbonyyliryhmän happi ottaa vastaan protonin, jolloin siitä tulee entistä elektrofiilisempi. Alkeenit ovat tyypillisesti nukleofiilisia ja reagoivat karbonyyliryhmän kanssa additioreaktiolla. Näin muodostuu karbokationi, jossa on kahden hiiliatomin päässä eli β-asemassa hydroksyyliryhmä.

Tämä karbokationi ei ole stabiili vaan reagoi edelleen, ja reaktiotapa riippuu olosuhteista. Mikäli reaktiossa on ylimäärin karbonyyliyhdistettä, karbonyyliyhdisteen happiatomi reagoi karbokationin kanssa. Näin muodostuu uusi kationi, joka syklisoituu muodostaen 1,3-dioksaanirenkaan. Tämä on oheisessa kuvassa vihreällä esitetty reaktiopolku. Karbokationista voi myös eliminoitua protoni, ja tuotteena muodostuu allyylialkoholijohdannainen. Happamissa olosuhteissa tämä allyylialkoholi reagoi edelleen muodostaen dieenin. Tämä reaktio on esitetty oheisessa kuvassa mustana reaktioreittinä. Mikäli Prins-reaktiossa on läsnä vettä, vesi reagoi nukleofiilina karbokationin kanssa. Tämä reaktio johtaa diolien muodostumiseen, ja tämä reaktio on esitetty ylläolevassa kuvassa sinisellä.

Prins-reaktion sovellutuksia
Prins-reaktio on runsaasti käytetty reaktio terpeenien kemiassa. Sitä käyttämällä on terpeeneistä valmistettu useita hajuaineena merkittäviä molekyylejä ja hyödyllisiä synteettisen kemian välituotteita. Formaldehydin ja isobuteenin välinen Prins-reaktio on myös tärkein isopreenin valmistusmenetelmä.

Lähteet

Orgaaniset reaktiot