Réaction de Duff

La réaction de Duff ou formylation aromatique de l'hexamine est une réaction de formylation utilisée en chimie organique pour la synthèse du benzaldéhyde à partir de l'hexamine (méthénamine) comme source carbonée de formyle[1],[2],[3],[4],[5],[6]. Cette réaction se base formellement sur une substitution électrophile aromatique où l'espèce électrophile est un ion iminium CH₂^+NR₂. La réaction initiale produit un dérivé d'iminium qui est ensuite hydrolysé en aldéhyde. Cette réaction nécessite un groupe électro-donneur fort sur le noyau aromatique, comme un groupe phénol. Cette réaction permet par exemple de synthétiser le 3,5-di-tert-butylsalicylaldéhyde[7] :

synthèse de 3,5-di-tert-butylsalicylaldéhyde par réaction de Duff

ou encore le syringaldéhyde[8] :

Synthèse du syringaldéhyde par réaction de Duff

Mécanisme réactionnel

Duff Reaction Mechanism

Le mécanisme réactionnel est décrit ci-dessus[9]. L'hexamine est dans un premier temps acidifiée (réaction avec un acide faible, ici l'acide acétique) et finit par se réarranger en ion iminium avec un groupe méthine. Ce groupe, fortement électrophile va s'additionner en position ortho du groupe phénol qui perd son proton par réaction acide-base avec l'acétate précédemment formé, et est transformé en groupe cétone. Le composé nouvellement formé se transforme en dérivé benzylaminé de phénol par un équilibre céto-énolique (la forme phénol - aromatique - étant bien plus stable que la forme cyclohexa-2,4-diénone).

Le groupe pseudo-hexamine lié au phénol est à nouveau acidifié par l'acide acétique, et se réarrange une nouvelle fois en ion iminium, de telle sorte que ce sont les atomes de carbone et d'azote en position benzylique qui portent cette fonction. Ce dernier intermédiaire est ensuite hydrolysé, formant le dérivé benzaldéhyde final, ici le salicylaldéhyde (ou 2-hydroxybenzaldéhyde).

Notes et références

1. (en) J. C. Duff et E. J. Bills, « Reactions between hexamethylenetetramine and phenolic compounds. Part I. A new method for the preparation of 3- and 5-aldehydosalicylic acids », J. Chem. Soc.,‎ 1932, p. 1987-1988 (ISSN 0368-1769, DOI 10.1039/JR9320001987).
2. (en) J. C. Duff et E. J. Bills, « Reactions between hexamethylenetetramine and phenolic compounds. Part II. Formation of phenolic aldehydes. Distinctive behaviour of p-nitrophenol », J. Chem. Soc.,‎ 1934, p. 1305-1308 (ISSN 0368-1769, DOI 10.1039/JR9340001305).
3. (en) J. C. Duff, « A new general method for the preparation of o-hydroxyaldehydes from phenols and hexamethylenetetramine », J. Chem. Soc.,‎ 1941, p. 547-550 (ISSN 0368-1769, DOI 10.1039/JR9410000547).
4. (en) J. C. Duff, « A new method for the preparation of p-dialkylaminobenzaldehydes », J. Chem. Soc.,‎ 1945, p. 276-277 (ISSN 0368-1769, DOI 10.1039/JR9450000276).
5. (en) L. N. Ferguson, « The Synthesis of Aromatic Aldehydes », Chem. Rev., vol. 38, n^o 2,‎ 1946, p. 227–254 (ISSN 0009-2665, PMID 21024865, DOI 10.1021/cr60120a002).
6. (en) Y. Ogata, A. Kawasaki et al., « Kinetics and mechanism of the Duff reaction », Tetrahedron, vol. 24, n^o 14,‎ 1968, p. 5001–5010 (ISSN 0040-4020, DOI 10.1016/S0040-4020(01)88408-8).
7. (en) J. F. Larrow et E. N. Jacobsen, « (R,R)-N,N′-Bis(3,5-di-tert-Butylsalicylidene)-1,2-Cyclohexanediamino Manganese(III) Chloride, A Highly Enantioselective Epoxidation Catalyst », Org. Synth., vol. 75,‎ 1998, p. 1 (ISSN 0078-6209, DOI 10.15227/orgsyn.075.0001).
8. (en) C. F. H. Allen et G. W. Leubner, « Syringic aldehyde », Org. Synth., vol. 31,‎ 1951, p. 92 (ISSN 0078-6209, DOI 10.15227/orgsyn.031.0092).
9. (en) M. B. Smith et J. March, March's advanced organic chemistry : reactions, mechanisms, and structure, Hoboken (NJ), John Wiley & Sons, 2013, 7^e éd., 2080 p. (ISBN 978-0-470-46259-1, présentation en ligne), chap. 11 (« Aromatic Substitution, Electrophilic »), p. 628.

Voir aussi

• Synthèse d'aldéhyde de Bouveault
• Synthèse d'aldéhyde de Bodroux-Chichibabin
• Réaction de Reimer-Tiemann
• Réaction de Sommelet
• Réaction de Vilsmeier-Haack