Отримання алкилгалогенидов дією на спирти тіонілхлоридом

Функціональна група спиртів містить електронегативний атом кисню з двома неподіленими парами електронів. У молекулі спиртів можна виділити наступні реакційні центри:

1. ОН-кислотний центр, що обумовлює можливість відщеплення протона внаслідок високої полярності зв'язку О-Н;
2. нуклеофільний і n-основний центр - атом кисню, що має неподілені пари електронів;
3. електрофілний центр - a-атом вуглецю, на якому дефіцит електронів викликаний-I-ефектом сусідній гідроксильної групи;
4. b-С-кислотний центр, в якому поляризація зв'язку С-Н також обумовлена впливом електроноакцепторних властивостей гідроксильної групи.
1. Одержання алкилгалогенидов дією на спирти
тіонілхлоридом
Одним з кращих лабораторних способів перетворення спиртів у алкілхлоріди є їх взаємодія з тіонілхлоридом. Тіонілхлоридом перетворює первинні і вторинні спирти в алкілхлоріди з виходом 70-90%. Утворені поряд з продуктом заміщення хлороводень і діоксид сірки гази, що полегшує виділення цільового продукту. Слід розрізняти два різновиди цієї реакції: у присутності або у відсутності підстави (піридину З ₅ Н ₅ N або триетиламі Et ₃ N та інших третіічних амінів). Амін грає двояку роль. Перш за все, він сприяє утворенню алкоксід-аніону. Крім того, він пов'язує виділяється хлороводень:
Реакція (S)-2-бутанолу з тіонілхлоридом в присутності піридину проходить із зверненням конфігурації:

(56)
(S)-2-бутанол (R)-2-хлорбутан пірідінійхлорід
Механізм:
На першій стадії реакції зі збереженням конфігурації утворюється хлорсульфіт:

(М 11)

втор-бутілхлорсульфіт
На другій стадії хлорсульфітная група заміщується на хлор за механізмом S _N 2 із зверненням конфігурації. У присутності підстави виділяється на першій стадії хлороводень перетворюється на сіль:

Заміщення гідроксильної групи первинних і вторинних спиртів на хлор під дією тіонілхлоридом в присутності піридину супроводжується перегрупування, наприклад:

(57)

неопентіловий спирт неопентілхлорід 2-метил-2-хлорбутан

Реакція (S)-2-бутанолу з тіонілхлоридом у відсутності піридину проходить з рацемізації:

(58)
Справа в тому, що у відсутності підстави хлорсульфіт перетворюється спочатку в іонну пару. Іонна пара далі перетворюється на алкілгалогенід і діоксид сірки. При цьому утворюються продукти, як зі збереженням, так і із зверненням конфігурації.

(М 12)
іонна пара
Третинні спирти в цих умовах перетворюються в алкени.
2. Освіта алкілсульфонати
Ще один шлях перетворення гідроксильної групи спиртів в гарну йде групу - перетворення їх на мезилат і тозілати. Наприклад, спирти реагують з метансульфонілхлорідом (мезілхлорідом Ms ¾ Cl) або з п-толуолсульфонілхлорідомом (тозілхлорідом Тs ¾ Cl) перетворюючись відповідно в алкілмезілати або алкілтозілати:

(59)

метансульфонілхлорід етілметансульфонат

мезілхлорід етілмезілат

(60)
п-толуолсульфонілхлорід етил-п-толуолсульфонат

тозілхлорід етілтозілат
Перетворення спиртів у алкілсульфонати дозволяє здійснювати з ними реакції нуклеофільного заміщення. Стадія перетворення спирту в алкілсульфонати йде зі збереженням конфігурації, а ось стадія взаємодії алкілсульфонати з нуклеофілом проходить із зверненням конфігурації:

(М 13)
Алкілсульфонати вступають в усі реакції, характерні для галогенні вуглеводні. З них, наприклад, можуть бути отримані різні галогензамещенние вуглеводні. Для цього спирти спочатку перетворюють в алкілсульфонати, наприклад в тозілати, які легко можуть бути виділені і очищені. Далі сульфонатной групу заміщають на іншу функціональну групу. Подібного роду перетворення ілюструються вправами 17-21.
Упр.17. Яка конфігурація 2-бутанолу, що утворюється в результаті перетворення (R)-2-бутанолу в тозілат і з наступною реакцією тозілата з лугом за механізмом 2 S _N?
Відповідь:

Упр.18. Яким чином через тозілат може бути здійснено наступне перетворення?

3. Дегідратація
Дегідратація спиртів докладно засуджувалася в главі 8 Алкени (див. реакції 5-10, м 1-5 і упр 8.1 та 8.2). При нагріванні спиртів з концентрованої сірчаної кислотою вони отщепляют воду. У разі вторинних і третинних спиртів відщеплення води відбувається згідно емпіричному правилу Зайцева: протон відщеплюється переважно від найменш гідрогенізованого b-атома вуглецю. Іншими словами, подвійний зв'язок утворюється у найбільш заміщеного атома вуглецю:

(61)
Легкість елімінування зростає при переході від первинних спиртів до третинним, що знайшло відображення в умовах проведення реакцій. Так первинні спирти дегидратируются в досить жорстких умовах - 170 - 200 ^о С з використанням концентрованої сірчаної кислоти:

(62)
Дегідратація вторинних спиртів відбувається при температур 100 - 150 ^о С з менш концентрованими кислотами:

(63)
Ще легше отщепляют воду третинні спирти - 80 - 100 ^о С у присутності більш м'яких дегидратирующих агентів (розбавлена сірчана кислота, щавлева або п-толуолсульфоновая кислота):