10.12 : Получение спиртов через реакции замещения.

Обзор

Спирты можно синтезировать из алкилгалогенидов посредством реакций нуклеофильного замещения. Высокополярная связь углерод-галоген в субстрате делает галогенид хорошей уходящей группой. Гидроксид-ион или вода могут действовать как нуклеофилы, замещая галогенид и образуя спирт. Реакции замещения протекают по двум различным путям реакции: S_N1 или S_N2, в зависимости от природы углерода, присоединенного к галогениду.

Первичные спирты синтезируются из первичных алкилгалогенидов, реакция протекает по S_N2-механизму. Нуклеофил атакует галогенсодержащий углерод со стороны, противоположной связи углерод-галоген. Однако в присутствии сильного нуклеофила происходит и конкурирующая реакция элиминирования.

Рисунок_1: Параллельные реакции 1-бромбутана с образованием продуктов замещения и продуктов элиминирования (отщепление протона).

Синтез вторичных спиртов из вторичных алкилгалогенидов посредством реакции замещения не является предпочтительным, поскольку образуется смесь продуктов конкурирующих путей реакций S_N2 и E2.

Рисунок_2: Параллельные реакции 2-бром-3-метилбутана с образованием продуктов замещения и продуктов отщепления (отщепление протона).

Третичные алкилгалогениды подвергаются реакции S_N1 со слабым основанием, таким как вода, с образованием третичных спиртов вместе с алкеном в качестве второстепенного продукта из-за конкурирующей реакции элиминирования E2.

Рисунок_3: Параллельные реакции третичных алкилгалогенидов на продукты отщепления и замещения.

Если используется сильный нуклеофил, такой как гидроксид натрия, реакция E1 доминирует над S_N1.

Природа реагента определяет стереохимию образующегося продукта. Если галоген в алкилгалогениде соединить с хиральным углеродом, образующийся спирт представляет собой смесь двух энантиомеров.

Рисунок_4: Реакция замещения асимметричного углерода с образованием рацемической смеси оптически активных спиртов в качестве продукта.