Реакция Аппеля
Реакция Аппеля — метод синтеза алкилхлоридов и алкилбромидов из спиртов при их взаимодействии с четырёххлористым либо четырёхбромистым углеродом и трифенилфосфином:
В случае вторичных спиртов реакция сопровождается обращением конфигурации карбинольного центра.
Введена в синтетическую практику в 1970-е годы Рольфом Аппелем[1].
Механизм реакции
В основе реакции Аппеля лежит галогенофильная реакция фосфина с тетрагалогенметаном. На первой стадии происходит нуклеофильное замещение у атома галогена тетрагалогенметана трихлорметильной или трибромметильной группы, уходящей в виде карбаниона, фосфином 1, при этом образуется аддукт — псевдофосфониевая соль 2. Тригалогенметильный карбанион депротонирует спирт с образованием галоформа 3, после чего происходит нуклеофильное замещение галогена псевдофосфониевой соли 4 алкоголят-анионом с образованием соли 5.
На последней стадии происходит нуклеофильная атака галогенид-иона на углерод псевдофосфониевой соли 5, при этом нуклеофильное замещение, ведущее к отщеплению фосфиноксида 7 и образованию алкилгалогенида 6, идет по механизму SN2, что обуславливает инверсию конфигурации у карбинольного углерода:
Движущей силой последней стадии реакции является образование фосфиноксида, являющегося очень хорошей уходящей группой в силу стабильности и высокой (~544 кДж/моль) энергии образования связи P=O.
Применимость и модификации
Главным преимуществом реакции Аппеля является мягкость и нейтральные условия проведения, что позволяет проводить замену гидроксила на галоген в чувствительных к кислотным условиям спиртах: так, например, превращение гераниола в геранилхлорид действием хлороводорода, тионилхлорида либо хлоридов фосфора ведет к изомеризации и получению трудноразделяемой смеси геранил- и линалилхлорида, реакция Аппеля лишена этих недостатков. Основным недостатком реакции Аппеля является необходимость отделения целевого продукта от фосфиноксида, образующегося в стехиометрических количествах, «жесткие» методы разделения, например, дистилляция при достаточно высоких температурах, могут вести к изомеризации или рацемизации термически лабильных галогенидов, а многократная перекристаллизация — к потерям целевого продукта[2].
По сему, возможна и, даже желательна, хроматографическая очистка, как нежнейший метод.
В классическом варианте реакции Аппеля используются четыреххлористый углерод или тетрабромметан в сочетании с коммерчески доступным трифенилфосфином, при этом к раствору спирта в четырёххлористом углероде (либо раствору спирт-четыреххлористый углерод в инертном растворителе) прибавляется трифенилфосфин; такой порядок проведения реакции позволяет вводить псевдофосфониевую соль Ph3P+Hal•Hal3C- по мере её образования и избежать её дальнейшего диспропорционирования, ведущего к снижению выхода алкилгалогенида[2]:
Отделение трифенилфосфиноксида производится его высаждением из реакционной смеси соответствующим растворителем, в случае неполярных алкилгалогенидов — н-пентаном.
Выходы в этой варианте проведения реакции от высоких до почти количественных (75 % для хлор- и до 97 % для бромпроизводных).
Использование алифатических фосфинов (например, трибутилфосфина), более нуклеофильных, чем трифенилфосфин, позволяет проводить реакцию в более мягких условиях.
Примечания
- ↑ Appel, Rolf. Tertiary Phosphane/Tetrachloromethane, a Versatile Reagent for Chlorination, Dehydration, and PN Linkage (англ.) // Angewandte Chemie International Edition in English : journal. — 1975. — Vol. 14, no. 12. — P. 801—811. — ISSN 1521-3773. — doi:10.1002/anie.197508011. Архивировано 19 июля 2012 года.
- ↑ 1 2 Jose G. Calzada, John Hooz. Geranyl chloride. Organic Syntheses, Coll. Vol. 6, p.634 (1988); Vol. 54, p.63 (1974). (англ.). Дата обращения: 13 марта 2013. Архивировано из оригинала 9 октября 2012 года.