Reacción de Kolbe-Schmitt

La reacción de Kolbe-Schmitt o proceso de Kolbe (llamado así en honor a Hermann Kolbe y Rudolf Schmitt ) es una reacción química de carboxilación que se lleva a cabo tratando fenol con hidróxido de sodio para formar fenolato de sodio , ^{[ 1 ]} luego calentando el fenolato de sodio con dióxido de carbono a presión (100 atm , 125 °C), y luego tratando el producto con ácido sulfúrico . El producto final es un hidroxiácido aromático que también se conoce como ácido salicílico (el precursor de la aspirina ). ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} 

Mediante el uso de hidróxido de potasio , se puede obtener ácido 4-hidroxibenzoico , un precursor importante para la versátil clase de biocidas parabenos, utilizados, por ejemplo, en productos de cuidado personal.

La metodología también se utiliza en la síntesis industrial del ácido 3-hidroxi-2-naftoico ; la regioquímica de la carboxilación en este caso es sensible a la temperatura. ^{[ 6 ]}

_La reacción de Kolbe-Schmitt se produce mediante la adición nucleofílica de un fenoxido , clásicamente fenoxido de sodio (NaOC₆H₅ ₎ , al dióxido de carbono para dar el salicilato. El paso final es la reacción ( protonación ) del anión salicilato con un ácido para formar los ácidos salicílicos deseados (isómeros orto y para).

( animación )

Una modificación de la reacción clásica de Kolbe-Schmitt en fase sólida, donde el disolvente actúa como medio activo disolviendo reactivos y solvatando cationes y aniones. Los disolventes típicos para la reacción homogénea de Kolbe-Schmitt son DMSO, DMF, HMPTA. ^{[ 7 ]} La carboxilación de fenoxidos de sodio y potasio en solución de DMSO procede a una temperatura más suave (100 °C) con alta para-regioselectividad (hasta 97:3) produciendo ácido 4-hidroxibenzoico (4HBA) en lugar de ácido 2-hidroxibenzoico (salicílico) (SA). ^{[ 8 ]} La adición a la mezcla de reacción de sales básicas de sodio como mesitolato, isopropilcarbonato, terc-butilcarbonato aumenta el rendimiento químico de una mezcla de 4HBA&SA hasta el doble.

La selección de varios cationes metálicos, diferentes fenoxidos sustituidos y disolventes (DMSO y DMF) en combinación con un aditivo activador (mesitolato) proporciona un método general y eficaz de carboxilación homogénea. ^{[ 9 ]}

En particular, las sales de rubidio y cesio dirigieron la carboxilación en la posición para de los fenoxidos con una regioselectividad sin precedentes. Se sugiere que el mecanismo de la reacción involucra asociaciones moleculares responsables de la disminución de la barrera de energía de activación de la carboxilación. En un estudio gasométrico, se demostró que la carboxilación del fenoxido de potasio ocurre rápidamente bajo presión atmosférica de CO₂ a 113 °C.