α-Галогенирование

8 заданий

В кислоте: один атом галогена

Енол — нуклеофильный алкен: его C=C атакует галоген, а катион сразу теряет протон с кислорода.

Как галогенировать в кислоте

Условия: \(\ce{Br2}\) (или \(\ce{Cl2}\), \(\ce{I2}\)) в уксусной кислоте или с каплей HBr.
Медленная стадия — енолизация; затем енол атакует \(\ce{Br2}\), кислород теряет протон → α-бромкетон + HBr (HBr ускоряет реакцию — автокатализ).
Скорость \(v = k[\text{кетон}][\ce{H+}]\) не зависит от галогена: бромирование, иодирование и обмен H/D идут с одной скоростью.
Несимметричный кетон даёт в основном более замещённый енол → галоген к более замещённому α-атому.
Реакция останавливается на одном атоме галогена: он оттягивает электроны, кислород хуже протонируется, вторая енолизация медленнее.
Другой электрофил — \(\ce{NO+}\) (из \(\ce{NaNO2}\) или алкилнитрита RONO с кислотой): α-нитрозокетон таутомеризуется в α-оксиминокетон.

α-Бромирование ацетофенона и нитрозирование циклогексанона

Примеры

1. Циклогексанон + \(\ce{Cl2}\) (вода, 0 °C) → 2-хлорциклогексанон.

2. Пентан-3-он + \(\ce{Br2}\) (\(\ce{CH3COOH}\)) → 2-бромпентан-3-он.

3. α-Бромкетон + \(\ce{Li2CO3}\), LiBr (ДМФА, нагревание) → α,β-непредельный кетон (глава 20).

errorКислота — один галоген, щёлочь — все

В кислоте галогенирование останавливается на моногалогениде и идёт к более замещённому атому. Не пишите полигалогенирование в кислой среде.

edit_noteПопробуйте сами

Что даст пропаналь с \(\ce{Br2}\) в уксусной кислоте?

expand_moreПоказать решение

2-Бромпропаналь \(\ce{CH3CHBrCHO}\).

В щёлочи: до конца

В основной среде галоген атакует енолят — и каждый следующий атом H уходит легче предыдущего.

Как галогенировать в щёлочи

\(\ce{OH-}\) даёт енолят, он атакует \(\ce{X2}\) → α-галогенкетон.
Галоген оттягивает электроны: оставшиеся α-H при том же атоме C кислее — второе и третье замещения быстрее первого.
Поэтому замещаются все α-H одного атома C; остановиться на моногалогениде нельзя.
Метилкетон → \(\ce{RCOCX3}\) → расщепление щёлочью (галоформная реакция, урок 278).
Моногалогенкетон без кислоты получают из силилового эфира енола (NBS, 1 экв.): регио задаёт способ получения эфира (урок 276).

Примеры

1. Ацетофенон + \(\ce{Cl2}\) (изб.), NaOH → \(\ce{C6H5COCCl3}\) → бензоат + хлороформ.

2. Силиловый эфир енола ацетофенона + NBS → 2-бром-1-фенилэтанон.

errorТрихалогенметил — уходящая группа

Анион \(\ce{CX3-}\) стабилизирован тремя акцепторами: в щёлочи тригалогенкетон расщепляется дальше. Моногалогенкетон в щёлочи не накопить.

edit_noteПопробуйте сами

Почему в щёлочи бромирование бутанона идёт по метильной группе до конца?

expand_moreПоказать решение

Метильные H доступнее и снимаются быстрее; после первого атома брома эта же группа становится ещё кислее — реакция идёт по ней.

push_pinГлавное

В кислоте кетон галогенируется через енол: скорость определяет енолизация (она не зависит от природы и концентрации галогена), галоген входит к более замещённому α-атому, и реакция останавливается на моногалогенкетоне — галоген снижает основность кислорода и замедляет вторую енолизацию. Тот же енол атакует и другие электрофилы: \(\ce{NO+}\) (нитрит с кислотой) даёт α-оксиминокетон. В щёлочи галогенируется енолят: каждый атом галогена повышает кислотность оставшихся α-H, поэтому замещаются все α-H при одном атоме C — у метилкетонов это ведёт к галоформной реакции.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.