Co dělá Tosylates a Mesylates Dobrý Opuštění Skupiny

Pamatujte si, když se diskutuje o substituční reakce, jsme si řekli, že sodný ion (–OH) je chudý opouští skupinu, protože to je docela silnou základnu. Proto se, OH, nemůže být vyloučen přímý nucleophilic útok v SN2 nebo SN1 reakce:

Jeden způsob, jak přeměnit alkoholy v substituční reakce alkyl halogenidy, je tím, že reaguje na ně s silné kyseliny, jako je HCl, HBr a HI nebo pomocí thionyl chloridu (SOCl2), nebo fosforu tribromide (PBr3). V obou přístupech byla principem této transformace přeměna OH na dobrou odcházející skupinu.

kromě těchto metod, OH může být také přeměněn na dobře odstupující skupina reaguje s sulfonyl chloridy jako p-Toluenesulfonyl sodný (TsCl), Methanesulfonyl sodný (MsCl), a Trifluoromethanesulfonyl sodný (TfCl):

výsledné produkty se nazývají Tosylates (-OTs), Mesylates (-OMs) a Triflates (-OTf), z nichž všechny jsou vynikající opuštění skupiny a může být použit v substituční a eliminační reakce:

Nyní, otázkou je, proč potřebujeme, aby komplikovat naše životy a vypořádat se s tosylates a mesylates v případě, že reakce s kyselinami funguje v pohodě, ne?

obecně platí, že použití alkylsulfonátů je lepší alternativou k kyselinám HX pro kontrolu stereochemie reakce a také zabránění použití silných kyselin.

takže co přesně je prospěšné pro stereochemii reakce?

Pamatujte si, že jeden problém s použitím kyselin je možné SN1 mechanismus, který tvoří karbokation a může vést ke ztrátě stereochemie a přestavby u některých alkoholů:

na Rozdíl od alkoholů, mesylates a tosylates jsou vždy reagoval s sůl jako NaCl nebo NaBr a ne kyselin. Použití soli je zajišťuje halogeny jsou v podobě dobré nucleophiles nejsou potlačeny protony a reakce plyne SN2 mechanismu. Není třeba používat kyselinu, protože OH je již dobrý odchod, což je další výhoda, protože reakce se provádí za mírnějších podmínek.

za zmínku také stojí, že mesyláty a tosyláty se nepoužívají pouze pro halogenaci alkoholů. Jsou jednoduché převést OH do dobré opouštět skupinu, po které se může účastnit jakékoli substituční a eliminační reakce:

Dobře, jsme diskutovali, v tomto bodě, myšlenka použití těchto činidel ale jak fungují, jaký je mechanismus mesylation a tosylation?

Pojďme vyřešit tento jeden-by-one:

Pojďme porovnat dvě reakce s dobrý nukleofil:

Jak to, že první reakce nebude fungovat, zatímco druhý funguje velmi slušně? Proč je tosylát lepší odcházející skupinou než OH?

pokud jste si vzpomněli na stabilizaci rezonance, dobře – to je to, co to je. Zatímco kyslík OH skupiny nese plný negativní náboj na jeho vlastní, sulfonát ion má tři kyslíky zvládnout negativní náboj, který je lepší, než pouze jeden z hydroxylové skupiny:

podívejme se na mechanismus přeměny (R)-2-butanolu na tosylát, po kterém následuje substituční reakce prostřednictvím mechanismu SN2.

v prvním kroku alkohol působí jako nukleofil napadající síru, aby nahradil chlorid.

Všimněte si, že uhlík s stereogenic centrum není zapojen v tomto kroku a jeho konfigurace je stále zachován:

pyridin je přidán jako základ pro deprotonate střední a urychlit proces formování Toluenesulfonate ester (tosylate).

Po tomto kroku, OH je nyní proměnil v dobré opouštět skupinu, která může být vyhozen do nukleofil:

Mesylation jde o trochu jiný mechanismus. Prvním krokem je deprotonace kyselého protonu bází z methansulfonylchloridu, který tvoří sulfen. Na sulfene je velmi elektrofilní a reaguje rychle s alkoholem:

Tyto reakce se často zobrazí s mechanismem jsme viděli, pro tosylation v pregraduální kurzy.

zeptejte se svého instruktora, zda je pro mesylaci přijatelný stejný mechanismus jako pro tosylaci.

vznik reaktivní sulfene intermediate dává mírnou výhodu mesylát při práci s terciární alkoholy, protože reagují velmi pomalu s TsCl.

výhodou tosylation je, že je větší molekuly a změní některé kapaliny alkoholu do pevné látky, které někdy jsou výhodné, protože jsou snadněji ovladatelná. Také aromatický kruh tosylátů umožňuje lepší vizualizaci na desce TLC.

ale opět skutečnost, že je větší, činí jeho přípravu o něco pomalejší a není tak reaktivní i v substitučních reakcích.

Triflate ion je také vynikající opuštění skupiny, nicméně, to se nevztahuje tolik vysokoškolských učebnic, proto nebudeme zacházet příliš do podrobností o odpovídajících mechanismů.
koncepčně však není žádný rozdíl-bude zkrácen pouze jako Tf místo Ts nebo Ms a při práci na cvičení jej můžete jednoduše považovat za dobrou odcházející skupinu.

Mesylates a Tosylates v SN1 Reakce

Ve všech výše uvedených příkladech jsme viděli, že tosylates a mesylates jsou vždy reagoval s silný nucleophiles při přepočtu na alkyl halogenidy a v těchto případech, SN2 mechanismus bude převažovat.

Nicméně, mesylates a tosylates může také podstoupit SN1 a E1 eliminace reakce při terciární alkohol nebo slabý nukleofil se používá:

obecně platí, že tyto nemají vliv na principy určování, zda reakce prochází SN1, SN2, E1 nebo E2 mechanismus.