戴金氧化反應

戴金氧化反應(Dakin Oxidation)
國立師範大學化學所碩士 張依湄

圖一、Henry Drysdale Dakin（來源：參考資料 1）

亨利・德賴斯代爾・戴金，Henry Drysdale Dakin (1880.3.12–1952.2.10)，出生於英國倫敦，長期居住在美國，為一位生物化學家。^[2] 戴金是家中排行第八最年幼的孩子，家中是以賣鋼鐵維生，在青少年時期時居住在英國的利茲市 (Leeds)，大學也是在當地的利茲大學就讀，當時指導教授為 Julius Berend．Cohen ^[3]，主修有機化學的同時也從事當時利茲市水質分析的研究，於 1901 年大學畢業。

畢業以後，戴金在倫敦的李斯特預防醫學研究院 S. G. Hedin 實驗室工作，主要研究生物化學「酶」的領域。之後，他前往海德堡大學與 Albrecht Kossel ^[4] 進行有關精氨酸酶 (arginase) 的研究，在 1905 年受邀加入了在紐約哥倫比亞大學的 Christian Archibald Herter ^[5] 實驗室，在此時期戴金研究過氧化氫與氨基酸等重要的有機化合物；1907 年他也獲得利茲的博士學位。 1910 年，Herter 逝世後，戴金在 Herter 夫人的要求下繼續在實驗室進行研究，直到 1914 年，英國發生戰爭，戴金回祖國幫忙，他與 Alexis Carrel ^[6] 合作，利用次氯酸鈉和硼酸等比例混合後的溶液作為治療感染傷口的試藥，這種治療方法稱 Carrel–Dakin 法 ^[7]，所開發的液體也被製藥公司廣泛生產做為市售藥品。

戴金除了在生物化學與醫藥領域貢獻良多外，在有機化學領域主要的貢獻為他所發現的氧化方法，並為了紀念他的貢獻，以他的名字命名的反應：戴金氧化反應 (Dakin oxidation)。此反應用主要是利用具有芳香性的醛或酮與雙氧水和氫氧化鈉反應，形成芳香性的酚和羧酸（式一）：

（式一）

以苯乙酮 (acetophenone, I) 的氧化為例，其反應機制如圖二所示：首先過氧化氫 (H₂O₂) 在鹼性條件下，過氧化氫會形成過氧化氫陰離子 (H-O-O^一) 並對苯乙酮 (I) 的羰基進行親核加成，形成中間體 II，此時會因為 [1,2]—芳基遷移 (1,2-aryl migration) 轉位成苯酯 (phenyl esters, III)、並且脫一分子的氫氧根 (OH^一)，接著氫氧根再加成到苯酯 III 的羰基得到中間體 IV，經由氧上電子轉移後會脫去羧酸，苯酚陰離子 V 在質子化後得到最終產物：酚 VI。^[8] 

圖二、戴金氧化的反應機制。（作者繪製）

另外，此反應之反應速率會受到芳香環上取代基的位置影響，舉例來說： 在弱鹼的條件下，羥基在芳香性的醛或酮的位置鄰位 (ortho-) 會比對位 (para-) 的羥基氧化更快，其原因為：當起始物的羥基在鄰位時，羧基與羥基可以形成穩定的分子內氫鍵，並可以使羰基的碳形成部份帶正電 (δ⁺)，增加羰基的親電性；而取代基為對位羥基的起始物無分子內氫鍵，如圖三所示，因此在氧化反應速率的比較，鄰位的羥基會比對位羥基的起始物反應速率快。

圖三、鄰位 (ortho-) 與對位 (para-) 羥基對於戴金氧化的影響。（作者繪製）

另外，鄰位與對位的羥基又因為可以增加苯環的電子密度，相對於間位的羥基來說，[1,2]—芳基遷移的發生更為有利的，因此若芳香環上有一羥基取代，其反應速率的比較為鄰位>對位>間位。由電子效應我們可以了解取代基的位置會影響戴金氧化的反應速率。

參考文獻

1. Henry Drysdale Dakin (Photograph by George D. Acker) — Welcome images. https://wellcomeimages.org/indexplus/result.html?*sform=wellcome-images&_IXACTION_=query&%24%3Dtoday=&_IXFIRST_=1&%3Did_ref=V0026240&_IXSPFX_=templates/t&_IXFPFX_=templates/t&_IXMAXHITS_=1
2. Clarke, H. T. (1952). Henry Drysdale Dakin, 1880-1952. The Journal of biological chemistry, 198(2), 491-494.
3. Julius BerendCohen — Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Julius_B._Cohen
4. Albrecht Kossel — https://en.wikipedia.org/wiki/Albrecht_Kossel
5. Christian Archibald Herter — https://en.wikipedia.org/wiki/Christian_Archibald_Herter_(physician)
6. Alexis Carrel — https://en.wikipedia.org/wiki/Alexis_Carrel
7. Carrel–Dakin method — https://en.wikipedia.org/wiki/Henry_Drysdale_Dakin
8. Hocking, M. B., Bhandari, K., Shell, B., & Smyth, T. A. (1982). Steric and pH effects on the rate of Dakin oxidation of acylphenols. The Journal of Organic Chemistry, 47(22), 4208-4215.