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10.10 : Umwandlung von Alkoholen in Alkylhalogenide

Diese Lektion befasst sich mit der Umwandlung von Alkoholen in entsprechende Alkylhalogenide und dem Wirkungsmechanismus verschiedener Reagenzien. Typischerweise wird die Hydroxylgruppe zunächst protoniert, um sie in eine stabile Abgangsgruppe umzuwandeln. Folglich unterliegt der Mechanismus je nach Ausgangsalkohol einem der nukleophilen Substitutionswege S_N1 oder S_N2. Tertiäre Alkylhalogenide werden mithilfe des zweistufigen S_N1-Mechanismus hergestellt, der über ein Carbokation-Zwischenprodukt erfolgt, das durch Hyperkonjugation stabilisiert wird. Bei primären Alkoholen führt die Protonierung der Hydroxylgruppe jedoch zum konzertierten S_N2-Weg. Sekundäre Alkohole können je nach Reaktionsbedingungen über beide Mechanismen ablaufen.

Zu den gängigen Reagenzien für die Umwandlung von Alkoholen in die entsprechenden Alkylhalogenide gehören Halogenwassersubstanze wie Bromwassersubstanz und Chlorwassersubstanz. Während die Umwandlung mit Bromwassersubstanz einfach ist, benötigt man für letzteres einen zusätzlichen Katalysator wie Zinkchlorid. Dieser katalysiert die Hydroxylgruppe in eine bessere Abgangsgruppe, die den anschließenden S_N2-Prozess ermöglicht. Andere Reagenzien der Wahl sind Thionylchlorid und Phosphortribromid mit einem ähnlichen Mechanismus. In Gegenwart relativ schwacher Basen wie Pyridin/tertiäres Amin erzeugen sie eine hervorragende Abgangsgruppe im Vergleich zur ursprünglichen Abgangsgruppe Wasser.

Die spannendste Klasse von Reagenzien sind die Sulfonylgruppen. Sie reagieren mit den Alkoholen unter Bildung der entsprechenden Mesylate, Tosylate oder Triflate, um deren Reaktivität in einer S_N2-Reaktion zu verbessern. Bei diesen Spezies ist die Sulfonylgruppe für die Resonanzstabilisierung verantwortlich. Zusätzliche Resonanzstabilisierung wird durch den Benzolring der Tosylgruppe bewirkt, und weitere Stabilität wird durch das stark elektronenziehende Trifluormethyl im Triflat erreicht.

Stereochemie

Vor allem die Wahl des Reagenzes beeinflusst die Stereochemie des entstehenden Produkts. Die Verwendung von Thionylchlorid führt zu einer Umkehrung der Konfiguration, während Tosylchloride die chirale Konfiguration im nativen Alkohol beibehalten.

Tags

ConversionAlcoholsAlkyl HalidesMechanismReagentsHydroxyl GroupProtonatedLeaving GroupNucleophilic SubstitutionSN1SN2Tertiary Alkyl HalidesCarbocation IntermediateHyperconjugationPrimary AlcoholsConcerted SN2 RouteSecondary AlcoholsReaction ConditionsHydrogen HalidesHydrogen BromideHydrogen ChlorideZinc Chloride CatalystThionyl ChloridePhosphorus TribromidePyridine tertiary Amine BasesSulfonylsMesylatesTosylatesTriflates

Aus Kapitel 10:

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