18.25: Ossidazione dei fenoli a chinoni

In presenza di agenti ossidanti, i fenoli vengono ossidati a chinoni. I chinoni possono essere facilmente ridotti a fenoli utilizzando agenti riducenti blandi. Il gruppo idrossile donatore di elettroni migliora la reattività dell'anello aromatico, consentendo l'ossidazione dell'anello anche in assenza di idrogeno α.

Gli o-idrossi fenoli vengono ossidati a o-chinoni e i p-idrossi fenoli a p-chinoni. Tali reazioni redox comportano il trasferimento di due elettroni e due protoni. La proprietà redox reversibile è fondamentale in diversi sistemi fisiologici per catalizzare reazioni biologiche. Ad esempio, la respirazione cellulare utilizza gli ubichinoni, o coenzimi Q, come mediatori elettronici per ridurre l’ossigeno molecolare in acqua. Il gruppo funzionale più importante della vitamina K2, coinvolta nella coagulazione del sangue, è il chinone. I chinoni sono presenti anche nel menadione, che è un integratore sintetico di vitamina K2.

I fenoli, come gli alcoli di 1° e 2°, subiscono ossidazione, pur non contenendo α idrogeni. Il gruppo -OH donatore di elettroni promuove una facile ossidazione dei fenoli a chinoni.

Gli 1,2- e 1,4-benzendioli si ossidano rispettivamente a O- e P-chinoni. Tuttavia, i chinoni possono essere facilmente ridotti a benzenedioli utilizzando agenti riducenti blandi.

Poiché i fenoli non hanno ɑ idrogeni, la loro via di ossidazione è leggermente diversa e comporta la perdita di due elettroni e due protoni.

La reazione inizia con una molecola di idrochinone che perde un elettrone per generare il catione radicalico. La successiva deprotonazione con acqua produce un radicale semichinone che viene stabilizzato dalla risonanza.

La perdita di un altro elettrone genera il chinone protonato, che viene infine spento dall'acqua per produrre p-chinone.

La proprietà redox dei chinoni li rende adatti a catalizzare funzioni fisiologiche, come la respirazione cellulare.