ne feledje, hogy a szubsztitúciós reakciók megvitatásakor azt mondtuk, hogy a hidroxidion (–OH) gyenge kilépő csoport, mivel elég erős bázis. Ezért az OH-t nem lehet közvetlen nukleofil támadással kiűzni SN2 vagy SN1 reakcióban:
az alkoholok szubsztitúciós reakciókban alkil-halogenidekké történő átalakításának egyik módja az erős savakkal, például HCl-vel, HBr-vel és HI-vel való reakció, vagy tionil-klorid (SOCl2) vagy foszfor-tribromid (PBr3) alkalmazásával. Mindkét megközelítésben, ennek az átalakulásnak az alapelve az OH jó távozó csoporttá történő átalakítása volt.
ezen módszerek mellett az OH szulfonil-kloridokkal, például p-Toluén-szulfonil-kloriddal (TsCl), metán-szulfonil-kloriddal (MsCl) és trifluor-metán-szulfonil-kloriddal (TfCl)reagálva jó távozó csoporttá is átalakítható:
a kapott termékeket Tozilátoknak (-OTs), Mezilátoknak (-OMs) és Triflatoknak (-OTf) nevezzük, amelyek kiváló távozó csoportok, és felhasználhatók szubsztitúciós és eliminációs reakciókban:
most az a kérdés, hogy miért kell bonyolítanunk az életünket, és foglalkoznunk a tozilátokkal és a mezilátokkal, ha a savakkal való reakció jól működik, igaz?
nos, általában az alkil-szulfonátok használata jobb alternatíva a HX-savakkal szemben a reakció sztereokémiájának szabályozására, valamint az erős savak használatának elkerülésére.
tehát pontosan mi hasznos a reakció sztereokémiájában?
ne feledje, hogy a savak használatának egyik problémája a lehetséges SN1 mechanizmus, amely karbokációt képez, és bizonyos alkoholok sztereokémiájának és átrendeződésének elvesztéséhez vezethet:
az alkoholoktól eltérően a mezilátokat és tozilátokat mindig sóval, például NaCl-lal vagy Nabr-rel reagáltatják, nem pedig a savakkal. A sók használata biztosítja, hogy a halogének jó nukleofilek formájában legyenek, mivel a protonok nem gátolják őket, és a reakció SN2 mechanizmuson megy keresztül. Nem kell savat használni, mivel az OH már jó távozás, ami egy másik előny, mivel a reakciót enyhébb körülmények között hajtják végre.
azt is érdemes megemlíteni, hogy a mezilátokat és tozilátokat nem csak az alkoholok halogénezésére használják. Egyszerűen átalakítják az OH-t egy jó elhagyó csoportba, amely után részt vehetnek bármilyen helyettesítési és eliminációs reakcióban:
rendben, ezen a ponton megvitattuk a reagensek használatának gondolatát, de hogyan működnek, mi a mezilezés és a tozilezés mechanizmusa?
foglalkozzunk ezzel egyenként:
hasonlítsunk össze két reakciót egy jó nukleofilnel:
hogy lehet, hogy az első reakció nem működik, míg a második nagyon szépen működik? Miért jobb a tosylate távozó csoport, mint az OH?
ha emlékeztetett a rezonancia stabilizálására, jól sikerült – ez az. Míg az OH csoport oxigénje önmagában viseli a teljes negatív töltést, a szulfonátionnak három oxigénje van a negatív töltés kezelésére, amely jobb, mint a hidroxilcsoport egyetlen:
beszéljük meg az (R)-2-Butanol toziláttá történő átalakításának mechanizmusát, amelyet az SN2 mechanizmuson keresztül szubsztitúciós reakció követ.
az első lépésben az alkohol nukleofilként működik, amely megtámadja a ként, hogy helyettesítse a kloridot.
figyeljük meg, hogy a sztereogén központtal rendelkező szén nem vesz részt ebben a lépésben, és konfigurációja továbbra is megmarad:
a piridint bázisként adjuk hozzá az intermedier deprotonálásához és felgyorsítjuk a toluol-szulfonát-észter (tozilát) képződésének folyamatát.
e lépés után az OH most egy jó kilépő csoporttá alakul, amelyet egy nukleofil ki tud rúgni:
a Mezilezés kissé eltérő mechanizmuson megy keresztül. Az első lépés itt a sav deprotonálása a bázis által a metánszulfonil-kloridból, amely szulfént képez. A szulfén nagyon elektrofil, gyorsan reagál az alkohollal:
ezeket a reakciókat gyakran megmutatjuk azzal a mechanizmussal, amelyet az alapképzésben a tozilezéshez láttunk.
kérdezze meg oktatóját, hogy a tozilezéshez hasonló mechanizmus elfogadható-e a mezilezéshez.
a reaktív szulfén köztitermék képződése enyhe előnyt jelent a mezilát számára tercier alkoholokkal végzett munka során, mivel nagyon lassan reagálnak a TsCl-vel.
a tozilezés előnye, hogy nagyobb molekuláról van szó, és néhány folyékony alkoholt szilárd anyaggá alakít, amelyek néha előnyösek, mivel könnyebben kezelhetők. Ezenkívül a tozilátok aromás gyűrűje lehetővé teszi a jobb megjelenítést egy TLC lemezen.
de még egyszer, az a tény, hogy nagyobb, kissé lassabbá teszi az előkészítését, és a szubsztitúciós reakciókban sem olyan reaktív.
a Triflate ion szintén kiváló távozó csoport, azonban az egyetemi tankönyvekben nem foglalkoznak annyira, ezért nem fogunk túl sokat részletezni a megfelelő mechanizmusokról.
fogalmilag azonban nincs különbség – csak TF-ként rövidítik Ts vagy Ms helyett, és egyszerűen úgy kezelheti, mint egy jó elhagyó csoportot, amikor egy gyakorlaton dolgozik.
Mezilátok és Tozilátok SN1 reakciókban
a fenti példákban azt láttuk, hogy a tozilátok és mezilátok mindig erős nukleofilekkel reagálnak, amikor alkil-halogenidekké alakulnak, és ezekben az esetekben az SN2 mechanizmus dominál.
azonban a mezilátok és tozilátok SN1 és E1 eliminációs reakciókon is áteshetnek, ha tercier alkoholt vagy gyenge nukleofilt használnak:
általában ezek nem befolyásolják annak meghatározására vonatkozó elveket, hogy a reakció SN1, SN2, E1 vagy E2 mechanizmuson megy keresztül.
nukleofil szubsztitúciós és eliminációs Gyakorlat kvíz
Take Now