PBr₃ و SOCl₂: معرف هایی برای تبدیل الکل ها به گروه های خروجی خوب

• الکل ها را می توان با تری برومید فسفر (PBr) به آلکیل هالید تبدیل کرد.₃) یا تیونیل کلرید (SOCl₂).
• واکنش با PBr₃ رخ می دهد با وارونگی پیکربندی در کربن
• واکنش با SOCl₂ نیز رخ می دهد با وارونگی از پیکربندی [but check with your instructor to see if they cover the S_Ni mechanism]
• با استفاده از PBr₃ و SOCl₂ بسیار بیشتر است خفیف و قابل پیش بینی از HBr یا HCl برای تبدیل الکل ها به آلکیل هالید استفاده می شود زیرا از احتمال بازآرایی کربوکاتیونی جلوگیری می کند.

فهرست مطالب

1. تبدیل الکل ها به گروه های خوب ترک، قسمت 3
2. چرا به روش دیگری نیاز داریم؟ (نکته: سازند گریگنارد)
3. تری بروماید فسفر (PBr₃) و تیونیل کلرید (SOCl₂)
4. PBr₃ برای تبدیل الکل ها به آلکیل برومیدها: مکانیسم
5. SOCl₂ برای تبدیل الکل ها به آلکیل کلرید: مکانیسم
6. خلاصه: PBr₃ و SOCl2
7. یادداشت
8. (پیشرفته) مراجع و مطالعه بیشتر

---

1. تبدیل الکل ها به گروه های خوب ترک، قسمت سوم.

[Before we get too far into this, let me say that there’s some differences as to how the mechanism of the reaction of SOCl₂ with alcohols is taught. Most schools teach inversion, but it is also (rarely) taught as retention via a different mechanism. For the whole discussion, see this article: SOCl₂ and the S_Ni mechanism

So far we’ve covered two different ways of making alcohols into good leaving groups.

– Conversion of alcohols to alkyl halides with strong acid. This works well for tertiary alcohols when nothing “bad” can happen (i.e. no side reactions). However, when certain secondary alcohols are used, rearrangements can occur.

– Conversion of alcohols into tosylates or mesylates – here, we break O-H and “cap” the oxygen with a “sulfonyl” group (“tosyl” and “mesyl” are popular choices). Very simple. No rearrangements.   This does not affect the stereochemistry.

2. So why might we need more than these two ways to make alcohols to good leaving groups? Isn’t two methods enough? 

Fair question!

We mentioned that strong acid (HCl, HBr, HI) can lead to rearrangements with certain secondary alcohols. So an alternative that doesn’t lead to rearrangements would be useful from that perspective. Secondly, strong acid is a pretty blunt instrument, like a sledgehammer. It gets the job done, but can lead to some collateral damage if you have a molecule containing functional groups with various levels of acid sensitivity (esters, alkenes, alkynes). Using a milder, more targeted reagent would help us avoid undesired side reactions in more complex situations.

A harder point to address is this: why not just, for example, always make alcohols into mesylates or tosylates if we want to make them good leaving groups? This is actually a great idea most of the time!  As for exceptions, I can think of at least one situation where when you would need to make a halide. For example, if you haven’t already, you will learn about Grignard reagents at some point. These can be made from alkyl halides but not from mesylates or tosylates, so an alternative to what we’ve already learned is good to know.

OK. Let’s dig in.

3. Phosphorus Tribromide (PBr₃) and Thionyl Chloride (SOCl₂)

The reagents we’ll talk about today are thionyl chloride (SOCl₂) and phosphorus tribromide (PBr₃). These are two representatives of a family [Note 1] معرف هایی که می توانند الکل ها را به آلکیل هالید تبدیل کنند (بعداً، هنگامی که در مورد کربوکسیلیک اسیدها یاد گرفتید، خواهید دید که از این اسیدها می توان برای تبدیل کربوکسیلیک اسیدها به آسیل هالید نیز استفاده کرد.).

در اینجا نمونه هایی از هر یک از این معرف ها در عمل آورده شده است.

چه چیزی را متوجه می شوید؟

• اول از همه، پیوندهای تشکیل شده و پیوندهای شکسته را بررسی کنید: C-OH را بشکنید، C-Br یا C-Cl را تشکیل دهید.
• توجه داشته باشید که تغییر در استریوشیمی. هر دو با وارونگی رخ می دهند.
• توجه داشته باشید که عدم تنظیم مجدد اگر از HCl یا HBr استفاده می کردیم، منجر به انبساط حلقه می شد.

روشی خوب و تمیز برای تبدیل الکل ها به آلکیل هالیدها.

4. PBr₃ برای تبدیل الکل ها به آلکیل هالیدها: مکانیسم

خب آنها چگونه کار میکنند؟ بیایید به PBr نگاه کنیم₃.

این واکنش در دو مرحله انجام می شود که می توانید آنها را به عنوان “فعال سازی” و “جایگزینی” در نظر بگیرید. در مرحله “فعال سازی”، الکل با تشکیل پیوند به P (پیوندهای OP بسیار قوی هستند) و جابجایی Br از P به یک گروه خروجی خوب تبدیل می شود. [note that this is essentially nucleophilic substitution at phosphorus].

اکنون که اکسیژن “فعال” شده است (یعنی به یک گروه ترک خوب تبدیل شده است) a جایگزینی واکنش در کربن ممکن است رخ دهد.

را یون برمید که از فسفر جابجا شده بود به کربن حمله می کند از طریق حمله از پشت (S_ن2)، تشکیل C-Br و شکستن CO و ما با یک جدید باقی می‌مانیم آلکیل بروماید (با وارونگی پیکربندی) و Br₂گروه ترک P-OH.

5. SOCl₂ برای تبدیل الکل ها به آلکیل کلرید: مکانیسم

واکنش تیونیل کلرید با الکل ها به طور مشابه از طریق یک مرحله “فعال سازی” و یک مرحله “جایگزینی” انجام می شود. در مرحله اول، اکسیژن به گوگرد حمله می کند و یون کلرید را جایگزین می کند. در مرحله دوم، یون کلرید در واکنش SN2 به کربن حمله می کند که منجر به وارونگی پیکربندی می شود. [Note 2]

برای اهداف ما، مکانیسم در اینجا به پایان می رسد، اما شایان ذکر است که محصول جانبی گوگرد (HO-S(O)-Cl) می تواند بیشتر به SO تجزیه شود.₂ گاز و HCl از طریق مکانیسم نشان داده شده است [similar to the breakdown of carbonic acid to CO₂ and water]. حذف SO₂ از ظرف واکنش، این واکنش را غیرقابل برگشت می کند و به تکمیل واکنش کمک می کند.

[I recall TA’ing a lab where a student dropped a round bottom flask with 5 mL of SOCl₂ into a rotovap bath – there was immediate bubbling and the stench of SO₂ made us have to evacuate the entire lab of about 120 people outside for fresh air. We were lucky it was a pleasant day and not in the depths of Montreal’s epic winters]

فرآیند نشان داده شده برای الکل های اولیه و ثانویه به خوبی کار می کند. فرآیندی که از طریق یک S می گذرد_نمکانیسم 2 نباید برای الکل های درجه سوم به خوبی کار کند. به نظر من کتاب‌های درسی در مورد نحوه پوشش استفاده از این معرف‌ها با الکل‌های ثالثی بسیار مبهم هستند، بنابراین قصد ندارم به جزئیات بیشتر در این مورد بپردازم. [Note 3]. از مربی خود بپرسید

6. خلاصه: PBr₃ و SOCl₂

نکته اصلی برای امروز یادگیری در مورد این دو روش برای تبدیل الکل ها به آلکیل هالیدها است. و توجه ویژه ای به استریوشیمی آنها داشته باشید. فوق العاده قابل آزمایش!

من فکر می کنم این در مورد تمام چیزی است که ما باید در مورد تبدیل الکل ها به گروه های ترک خوب بگوییم!

فقط یک چیز دیگر در اینجا وجود دارد. ما پوشش واکنش های جایگزینی الکل ها را به پایان رسانده ایم. اما چه در مورد حذف واکنش های الکل ها چگونه می خواهیم آلکن بسازیم؟ (معروف به “کم آبی”). بسیاری از مراحل آشنا به نظر می رسند – اما چین و چروک های جدیدی نیز وجود خواهد داشت.

پست بعدی – واکنش های حذف الکل

---

یادداشت

یادداشت 1. منظور من از خانواده معرف ها این است که معرف های مرتبطی وجود دارند که مکانیسم های مشابهی را پشت سر می گذارند که امروز در مورد آنها صحبت نمی کنیم (PCl₃، SOBr₂، PCl₅، PBr₅)

تبصره 2. باز هم، همه چیز در “زندگی واقعی” کمی پیچیده تر است. ممکن است بخواهید دوباره بررسی کنید که مربی شما از این مکانیسم پیروی می کند. اگر نه، این پست در مورد مکانیسم SNi را بررسی کنید.

نکته 3. مارس اشاره می کند که SOCl₂ می توان برای تبدیل الکل های ثالث به آلکیل کلرید سوم استفاده کرد. بنابراین “در آزمایشگاه”، همه چیز کمی پیچیده تر از آنچه در اینجا به آن اشاره شده است.

---

(پیشرفته) مراجع و مطالعه بیشتر

تبدیل الکل ها به آلکیل برومیدها با PBr₃ کاملا کلی است شرایط واکنش برای این متفاوت است، و هر 3 اتم برم در PBr₃ برای واکنش در دسترس هستند.

1. سنتز راحت آلکیل برومیدهای ثانویه فعال نوری حساس از الکل های کایرال
   رابرت او. هاچینز، دیواکار. مسیلمانی، و سینتیا آ. ماریانوف
   مجله شیمی آلی 1976، 41 (6)، 1071-1073
   DOI: 10.1021/jo00868a034
2. سنتز آلکیل هالیدهای فعال نوری
   هری آر. هادسون
   سنتز 1969، 112-119
   DOI: 10.1055/s-1969-34195
   ابزار اصلی PBr₃ این است که امکان تبدیل الکل های کایرال به برمیدها را فراهم می کند حفظ پیکربندیهمانطور که دو مقاله بالا نشان می دهد. آنها همچنین مکانیسم واکنش را نشان می دهند که از طریق آلکیل فسفیت های میانی عبور می کند.
3. TETRAHYDROFURFURIL BROMIDE
   اچ. اسمیت
   سازمان مصنوعی. 1943، 23، 88
   DOI: 10.15227/orgsyn.023.0088
   این رویه از سنتز آلیمنبعی از روش‌های آزمایشی شیمی آلی قابل اعتماد و مستقل، نشان می‌دهد که چگونه PBr₃ با اترها سازگار است.