همه چیز درباره توزیلات ها و مسیلات ها

• به خودی خود، الکل ها گروه های ترک ضعیفی هستند زیرا یون هیدروکسید (HO-) یک باز قوی است
• گروه OH را می توان از طریق تبدیل به a به یک گروه ترک بسیار بهتر تبدیل کرد سولفونات گروهی مانند پ-تولوئن سولفونیل (“توسیل”، به اختصار Ts) یا متان سولفونیل (“مسیل”، به اختصار Ms)
• نصب این گروه ها انجام می شود نه بر روی استریوشیمی الکل تأثیر می گذارد
• گروه های OT و OM می توانند در واکنش های جایگزینی و حذف شرکت کنند.

فهرست مطالب

1. تبدیل الکل ها به گروه های خوب ترک (قسمت 2)
2. یک ایده خوب که در واقع خوب کار نمی کند: گروه های ترک سولفات
3. معرفی “Tosylates” و “Mesylates”
4. چگونه توزیلات ها و مسیلات ها از الکل ها ساخته می شوند
5. چهار نمونه خاص از توزیلات ها و مسیلات ها در عمل
6. خلاصه: توزیلات ها و مسیلات ها
7. (پیشرفته) مراجع و مطالعه بیشتر

---

1. تبدیل الکل ها به گروه های ترک خوب، قسمت 2

ما آن را دیده ایم الکل ها بسترهای ضعیفی برای واکنش های جایگزینی هستند. مشکل اصلی این است که گروه هیدروکسیل یک پایه قوی و در نتیجه یک گروه ترک ضعیف است.

در پست آخر دیدیم که می توانیم با افزودن اسیدهای هیدروهالیک قوی (HCl, HBr, HI) الکل ها را به آلکیل هالید تبدیل کنیم: اسید قوی R-OH را پروتونه می کند و R-OH می دهد.₂⁺ (با گروه ترک بهتر، H₂O) و سپس جایگزینی توسط یون هالید می تواند رخ دهد.

بر خلاف الکل ها، آلکیل هالیدها بسترهای عالی برای واکنش های جایگزینی هسته دوست هستند.

متاسفانه اینطور نیست همیشه خوب کار کنید. دو مشکل اساسی وجود دارد. اول از همه، در برخی از الکل های ثانویه واکنش از طریق یک S انجام می شود_ن1 مسیر، که می تواند منجر به تنظیم مجدد شود. ثانیاً، با انجام این کار، می‌توانیم در نهایت به هر گونه استریوسنتری که وجود دارد، دست بزنیم. برای مثال، اگر در واکنش زیر با یک انانتیومر شروع کنیم، در نهایت به مقداری راسمی شدن محصول نهایی می‌رسیم.

بنابراین آیا راه دیگری برای تبدیل الکل ها به گروه های ترک خوب وجود دارد که این مشکلات را نداشته باشد؟

مطمئنا!

2. یک ایده خوب (که در واقع به خوبی کار نمی کند)

همه ما می دانیم که هیدروکسید (HO-) یک پایه قوی است. اما آیا نمونه هایی از آن را دیده ایم بازهای ضعیف با بار منفی بر روی اکسیژن؟

آره! اسید سولفوریک (H₂بنابراین₄) یک اسید بسیار قوی است (pK_آ حدود -3) و اسید مزدوج آن -OSO₃H، بنابراین یک پایه ضعیف است. این به دلیل دو عامل کلیدی است – اول از همه، محلی سازی بار بر روی سایر اکسیژن ها از طریق تشدید، و ثانیا، اثر القایی از آن اکسیژن هایی که به توزیع مجدد بار کمک می کنند.

بنابراین در یک دنیای کامل، اگر راهی برای تبدیل آسان الکل (R-OH) به آلکیل هیدروژن سولفات (R-OSO) داشتیم.₃ح) پس ما راه خوبی برای تبدیل یک الکل به یک گروه ترک خوب خواهیم داشت.

بنابراین چگونه ممکن است این در عمل کار کند؟ در واقع خیلی خوب کار نمی کند!

این، آن نیست ^–OSO₃H یک گروه ترک ضعیف است (گروه ترک عالی است). مسئله این است که بسیاری از نوکلئوفیل ها کاملاً اساسی هستند (یاد آوردن – پایه مزدوج نوکلئوفیل بهتری است) و OSO₃H هنوز یک پروتون بسیار اسیدی دارد (آن گروه OH دارای pK است_آ حدود 2 است که آن را قوی تر از اسید استیک می کند).

نکته اصلی این است که اگر یک هسته دوست پایه اضافه کنیم، یک واکنش اسید باز رخ خواهد داد به جای واکنش جایگزین مورد نظر ما. هسته دوست به اسید مزدوج خود (کمتر هسته دوست) پروتونه می شود و هر گونه واکنش جایگزینی به طور قابل توجهی کندتر خواهد بود. ایده آل نیست!

3. معرفی “Tosylates” و “Mesylates”

آیا راهی برای دور زدن این موضوع وجود دارد؟ مطمئن! تنها موضوع جایگزینی آن گروه OH روی گوگرد با نوعی گروه آلی نسبتاً بی اثر (گروه R) است که پروتون اسیدی ندارد.

اگر در یک گروه متیل (CH₃) گروه ترک ما خواهد بود ^–OSO2CH₃، یا “متان سولفونات” (که معمولاً به نام “مزیلات” و به اختصار OMs. این همه مزایای یک گروه ترک بزرگ بدون اشکال پروتون اسیدی برای واکنش با نوکلئوفیل ها را دارد.

یکی دیگر از گزینه های محبوب استفاده از پایه مزدوج است پتولوئن سولفونیک اسید، (“p-toluenesulfonate”) که معمولا نامیده می شود “توزیلات” و به اختصار OTs.

این گروه ها اساساً توانایی ترک گروه یکسانی دارند و برای اهداف ما قابل تعویض هستند. برخی از کتاب‌های درسی بیشتر از T استفاده می‌کنند، برخی دیگر از Ms استفاده می‌کنند. در این مرحله واقعاً برای ما مهم نیست: هر دو کار می‌کنند.

[A third option, less commonly seen in introductory courses, is the “triflate” (Tf) group, which replaces the three hydrogens on methanesulfonate with three fluorines. The conjugate acid, trifluoromethanesulfonic acid, is among the more acidic species known (pK_a of -13!) and for this reason, triflate is a really “hot” leaving group when attached to alkyl groups: it likes to leave of its own accord! It’s more commonly used on aromatic alcohols and other species that don’t form carbocations as easily]

4. چگونه از الکل مسیلات و توزیلات بسازیم؟

پس چگونه می توانیم این را اعمال کنیم؟ اگر الکل داریم چگونه آن هیدروکسیل را به گروه توسیل یا مسیل تبدیل کنیم؟

در واقع نسبتاً ساده است. ما از “مسیل کلرید” (MsCl) یا “توسیل کلرید” (TsCl) استفاده می کنیم و الکل خنثی واکنش جایگزینی را انجام می دهد. روی گوگرد، منجر به تشکیل سیستم عامل و شکستن S-Cl می شود. سپس، پروتون زدایی الکل باردار منجر به مزیلات یا توزیلات خنثی می شود.

توجه داشته باشید که استریوشیمی در اینجا کاملاً بدون تغییر است (بر خلاف برای مثال اگر از H-Cl استفاده کرده بودیم). مراقب این موضوع باشید – استریوشیمی اغلب در امتحانات آزمایش می شود!

[By the way – sometimes you might see that an organic base such as pyridine is also added, which helps the process along by removing HCl as it is formed. ]

5. چهار نمونه خاص از Tosylates و Mesylates در عمل

بیایید کار را با دیدن چند نمونه خاص از T و Ms در عمل به پایان برسانیم. از آنجایی که آلکیل توزیلات ها یا مزیلات ها دارای گروه ترک خوبی هستند، می توانند تمام واکنش های جایگزینی و حذف آلکیل هالیدها را انجام دهند. چند نمونه در زیر نشان داده شده است. با MsCl و TsCl در هر دو شکل اختصاری و گسترش یافته (یعنی “کشیده شده”) آنها آشنا شوید.

6. خلاصه: Tosylates And Mesylates

در دو پست آخر دیدیم که چقدر مفید است که بتوان الکل ها را به گروه های ترک خوب تبدیل کرد. در پست بعدی ما آخرین روش برای انجام این کار را پوشش خواهیم داد که شامل برخی از معرف های جدید، PBr است₃ (از جمله سایر هالیدهای فسفر) و SOCl₂.

پست بعدی – PBr₃ و SOCl₂

---

یادداشت

---

(پیشرفته) مراجع مطالعه بیشتر

1. بر روی استرهای اسید p-تولوئن سولفونیک
   استوارت تیپسون
   مجله شیمی آلی، 1944، 09 (3)، 235-241
   DOI: 10.1021/jo01185a005
   مرجع اولیه در مورد توزیلاسیون توسط استوارت تیپسون، که در موسسه تحقیقات صنعتی ملون (دانشگاه کارنگی ملون کنونی) بود.
2. توزیل شدن الکل ها
   جورج دبلیو. کابالکا، مانجو وارما، راجندر اس. وارما، پرم سی. سریواستاوا، و فرن اف. کنپ جونیور.
   مجله شیمی آلی، 1986، 51 (12)، 2386-2388
   DOI: 10.1021/jo00362a044
   این مقاله یک روش بهبود یافته برای توسیلاسیون الکل ها را توصیف می کند پ-گروه تولوئن سولفونیل، سایر استرهای سولفونات را می توان به عنوان گروه های ترک از الکل ها (مثلاً مسیلات، بروسیلات، تریفلات، تری فلوئورواستات، نونافلات و غیره) تهیه کرد. دو مقاله در مورد سنتز استر مزیلات در زیر توضیح داده شده است:
3. توصیف جنبشی و طیف‌سنجی متان سولفونات‌های بسیار واکنش‌پذیر ترک اثرات گروهی برای solvolyses و نظرات در مورد اثرات الکترونیکی جمینال موثر بر واکنش SN1
   ویلیام بنتلی، مانفرد کریستل، رالف کمر، گرت لیولین و جان ای. اوکلی
   جی. شیمی. Soc., Perkin Trans. 2، 1994، 2531-2538
   DOI: 10.1039/P29940002531
4. آمیشن بوچوالد-هارتویگ کاتالیز شده با پالادیوم و واکنش جفت متقابل سوزوکی-میاورا از آریل مسیلات
   Shun Man Wong، Pui Ying Choy، On Ying Yuen، Chau Ming So و Fuk Yee Kwong
   مصنوعی.2015، 92، 195-212
   DOI: 10.15227/orgsyn.092.0195
   اولین مرحله در این روش، مزیلاسیون است پ-t-butylphenol.
5. سنتز برخی از تری فلورومتان سولفونات های جدید و واکنش آنها با الکل
   چارلز دی. ریش، کرت باوم، و ویتاوتاس گراکاوسکاس
   مجله شیمی آلی، 1973، 38 (21)، 3673-3677
   DOI: 10.1021/jo00961a003
   تریفلیت (-SO₂CF₃استرها بسیار بیشتر از توزیلات ها یا مزیلات ها واکنش نشان می دهند، زیرا آنیون تریفلات یک گروه ترک عالی است. این مقاله سنتز استرهای مختلف تریفلیت را توصیف می کند، اما هیچ اشاره ای به ملاحظات ایمنی نمی دهد – اینها عوامل آلکیله کننده قوی هستند و بسیار سرطان زا هستند.