co sprawia, że Tosylany i Mezylany są dobrymi grupami opuszczającymi

pamiętaj, że omawiając reakcje podstawienia, powiedzieliśmy, że Jon wodorotlenku (–OH) jest słabą grupą opuszczającą, ponieważ jest dość silną zasadą. Dlatego OH nie może być wydalony przez bezpośredni atak nukleofilowy w reakcji SN2 lub SN1:

jednym ze sposobów przekształcania alkoholi w reakcjach substytucji na halogenki alkilowe jest reakcja ich z silnymi kwasami, takimi jak HCl, HBr i HI lub z użyciem chlorku tionylu (SOCl2) lub tribromku fosforu (pbr3). W obu podejściach zasadą stojącą za tą transformacją było przekształcenie OH w grupę dobrego odejścia.

oprócz tych metod, OH można również przekształcić w dobrą grupę opuszczającą przez reakcję z chlorkami sulfonylowymi, takimi jak chlorek P-Toluenosulfonylu (TsCl), chlorek Metanosulfonylu (MsCl) i chlorek Trifluorometanosulfonylu (TfCl):

otrzymane produkty nazywane są Tosylanami (- OTs), Mesylanami (- OMs) I Triflatami (- OTf), z których wszystkie są doskonałymi grupami opuszczającymi i mogą być stosowane w reakcjach substytucji i eliminacji:

pytanie brzmi, dlaczego musimy komplikować nasze życie i zajmować się tosylanami i mezylanami, jeśli reakcja z kwasami działa dobrze, prawda?

Ogólnie rzecz biorąc, stosowanie sulfonianów alkilowych jest lepszą alternatywą dla kwasów HX do kontrolowania stereochemii reakcji, a także unikania stosowania silnych kwasów.

więc co dokładnie jest korzystne dla stereochemii reakcji?

pamiętaj, że jednym z problemów z użyciem kwasów jest możliwy mechanizm SN1, który tworzy karbokację i może prowadzić do utraty stereochemii i przegrupowania niektórych alkoholi:

w przeciwieństwie do alkoholi, mezylany i tosylany są zawsze reagowane z solą, taką jak NaCl lub NaBr, a nie kwasami. Zastosowanie soli ma zapewnić, że halogeny są w postaci dobrych nukleofilów, ponieważ nie są tłumione przez protony, a reakcja przebiega przez mechanizm SN2. Nie ma potrzeby stosowania kwasu, ponieważ OH jest już dobrym wyjściem, co jest kolejną zaletą, ponieważ reakcja odbywa się w łagodniejszych warunkach.

warto również wspomnieć, że mezylany i tosylany nie są używane tylko do halogenowania alkoholi. Po prostu przekształcają OH w dobrą grupę opuszczającą, po której mogą uczestniczyć w dowolnej reakcji substytucji i eliminacji:

w porządku, omówiliśmy w tym miejscu pomysł użycia tych odczynników, ale jak one działają, jaki jest mechanizm mezylacji i tosylacji?

zajmijmy się tym jeden po drugim:

porównajmy dwie reakcje z dobrym nukleofilem:

dlaczego pierwsza reakcja nie działa, podczas gdy druga działa bardzo ładnie? Dlaczego tosylat jest lepszy od OH?

jeśli przypomniałeś sobie stabilizację rezonansu, dobra robota-o to chodzi. Podczas gdy tlen grupy OH sam w sobie nosi pełny ładunek ujemny, jon sulfonianowy ma trzy atomy tlenu do obsługi ładunku ujemnego, który jest lepszy niż jedyny w grupie hydroksylowej:

omówmy mechanizm przekształcania (R) – 2-butanolu w tosylan, po którym następuje reakcja podstawienia za pomocą mechanizmu SN2.

w pierwszym etapie alkohol działa jak nukleofil atakujący siarkę w celu zastąpienia chlorku.

zauważ, że węgiel z centrum stereogenicznym nie jest zaangażowany w ten krok, a jego konfiguracja jest nadal zachowana:

pirydynę dodaje się jako zasadę do deprotonacji półproduktu i przyspiesza proces tworzenia estru toluenosulfonianowego (tosylanu).

po tym kroku OH zmienia się w dobrą grupę opuszczającą, którą może wykopać nukleofil:

Mezylacja przebiega przez nieco inny mechanizm. Pierwszym etapem jest deprotonacja kwaśnego protonu ɑ przez zasadę z chlorku metanosulfonylu, który tworzy sulfen. Sulfen jest bardzo elektrofilowy i szybko reaguje z alkoholem:

reakcje te będą często pokazywane za pomocą mechanizmu, który widzieliśmy w przypadku tosylacji na studiach licencjackich.

zapytaj swojego instruktora, czy ten sam mechanizm co w przypadku tosylacji jest dopuszczalny do mezylacji.

tworzenie reaktywnego związku pośredniego sulfenu daje niewielką przewagę mesylatowi podczas pracy z alkoholami trzeciorzędowymi, ponieważ reagują bardzo wolno z TsCl.

zaletą tosylacji jest to, że jest to większa cząsteczka i zamienia część ciekłego alkoholu w Ciała stałe, które czasami są preferowane, ponieważ są łatwiejsze w obsłudze. Ponadto pierścień aromatyczny tosylanów pozwala na lepszą wizualizację na płytce TLC.

ale po raz kolejny fakt, że jest większy, sprawia, że jego przygotowanie jest nieco wolniejsze i nie jest tak reaktywne w reakcjach substytucyjnych.

jon Triflanowy jest również doskonałą grupą opuszczającą, jednak nie jest tak bardzo omawiany w podręcznikach licencjackich, dlatego nie będziemy zbytnio zagłębiać się w szczegóły dotyczące odpowiednich mechanizmów.
jednak koncepcyjnie nie ma różnicy – będzie to tylko Skrót Tf zamiast Ts lub Ms i można po prostu traktować go jako dobrą grupę opuszczającą podczas pracy nad ćwiczeniem.

Mezylany i Tosylany w reakcjach SN1

we wszystkich powyższych przykładach widzieliśmy, że tosylany i mezylany zawsze reagują z silnymi nukleofilami po przekształceniu w halogenki alkilowe i w tych przypadkach dominuje mechanizm SN2.

jednak mezylany i tosylany mogą również ulegać reakcjom eliminacji SN1 i E1, gdy stosuje się trzeciorzędowy alkohol lub słaby nukleofil:

ogólnie rzecz biorąc, nie wpływają one na zasady określania, czy reakcja przechodzi przez mechanizm SN1, SN2, E1 lub E2.

test praktyczny podstawienia i eliminacji Nukleofilowych

weź teraz


Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.