Finkelstein reaktion

Finkelstein-reaktionen  er en metode til syntese af alkyliodider eller alkylfluorider ved interaktion af alkylchlorider eller alkylbromider med iodider eller fluorider af alkalimetaller, foreslået af Hans Finkelstein i 1910 som en metode til syntese af alkyliodider [1] .

Finkelstein-reaktionen forløber ifølge S N 2-mekanismen ( bimolekylær nukleofil substitution ) og er en ligevægt:

I den klassiske version af Finkelstein-reaktionen udføres den for at øge udbytterne af alkyliodider i opløsningsmidler, hvori natrium- eller kaliumiodider er meget opløselige, og alkalimetalchlorider eller -bromider dannet under reaktionen er tungtopløselige, f.eks. ved vekselvirkning af alkylhalogenider med natriumiodid i vandfri acetone :

På grund af Finkelstein-reaktionens ligevægt er isotopudveksling af halogener mellem metalhalogenidet og alkylhalogenidet også muligt:

Alkylhalogeniders reaktivitet i Finkelstein-reaktionen afhænger af både arten af ​​halogenet og strukturen af ​​alkylhalogenid: Ligevægten forskydes mod substitution af det mindre nukleofile halogen (chlor) med det mere nukleofile halogen (brom og jod) . Afhængigheden af ​​reaktiviteten af ​​alkylhalogenider er typisk for SN 2-reaktionen og falder i rækken primære - sekundære - tertiære alkylhalogenider, allyl- og benzylhalogenider og α-halogencarbonylforbindelser:

Relative hastigheder af Finkelstein-reaktionen (NaI i acetone ved 60°C) [2] [3]
Me-Cl Bu-Cl i-Pr-Cl t-BuCH2 - Cl CH2 \u003d CH- CH2 - Cl PhCH2 - Cl EtOC(O)CH2 - Cl MeC(O)CH2 - Cl
179 en 0,0146 0,00003 64 179 1600 33000

I moderne modifikationer af Finkelstein-reaktionen bruges ikke kun halogener, men også sulfonater (sædvanligvis mesylater eller tosylater ) som afgangsgruppe udskiftet med jod, hvilket gør det muligt at omdanne alkoholer til alkyliodider i høje udbytter [4] :

En sådan transformation forløber under milde forhold, som bruges til regioselektiv substitution af alkoholisk hydroxyl for jod, mens konfigurationerne af molekylets chirale centre opretholdes [5] :

En anden modifikation af Finkelstein-reaktionen er dens implementering under betingelser med grænsefladekatalyse . Hovedforskellen på denne modifikation fra den klassiske metode er muligheden for at syntetisere alkylfluorider på grund af solubiliseringen af ​​fluoridionen i ikke-polære opløsningsmidler, mens det er muligt at udføre reaktionen både i systemet "organisk fase / vandig fluoridopløsning". og i systemet "organisk fase / fast fluorid" I det første tilfælde bruges oniumsalte normalt som faseoverførselskatalysatorer; i det andet kroneethere ; udbyttet af fluorider fra primære alkylbromider og benzylbromider er 70-90 % . Da fluorid-anionen, der er svagt solvatiseret under sådanne betingelser, ikke kun virker som en nukleofil, men også som en base, i tilfælde af ikke-aktiverede alkylhalogenider, konkurrerer halogensubstitutionsreaktionen for fluor med eliminationsreaktionen , som i nogle tilfælde bliver dominerende (cyclohexylchlorid) [6] .

Noter

  1. ↑ Finkelstein, Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1910, 43, 1528.
  2. ↑ Streitwieser, A.  Solvolytic Displacement Reactions at Saturated Carbon Atoms  , Chem. Rev. : journal. - 1956. - Bd. 56 , nr. 4 . — S. 571 . - doi : 10.1021/cr50010a001 .
  3. ↑ Bordwell, FG; Brannen, WT . Virkningen af ​​carbonyl- og beslægtede grupper på reaktiviteten af ​​halogenider i SN2- reaktioner //  J.  Am . Chem. soc. : journal. - 1964. - Bd. 86 , nr. 21 . — S. 4645 . - doi : 10.1021/ja01075a025 .
  4. ↑ William F. Bailey, Matthew R. Luderer, Michael J. Mealy og Eric R. Punzalan. Generering og ringslutning af 5-hexenyllithium: 2-cyclopentylacetophenon (ethanon, 2-cyclopentyl-1-phenyl-). Organic Syntheses, Vol. 81, s. 121 (2005). . Hentet 14. marts 2012. Arkiveret fra originalen 9. oktober 2007.
  5. ↑ Maloney, DJ; Hecht, SM A Stereostyret syntese af δ- trans -Tocotrienolic Acid  (engelsk)  // Org. Lett. : journal. - 2005. - Bd. 7 , nr. 19 . - P. 4297-4300 . - doi : 10.1021/ol051849t . — PMID 16146411 .
  6. ↑ Demlov E., Demlov Z. Interfacial catalysis. - M . : Mir, 1987. - S. 109-115