Реакция Гелля — Фольгарда — Зелинского — Органическая химия для олимпиад

Реакция Гелля — Фольгарда — Зелинского

8 заданий

Механизм

linkОпора

Карбоновые кислоты енолизуются плохо, поэтому прямо галогенировать их в α-положение не удаётся. Кислоту сначала превращают в ацилбромид (урок 259) — он енолизуется легко, и дальше идёт α-галогенирование, как у кетонов (урок 277). Это реакция Гелля — Фольгарда — Зелинского.

Как провести реакцию Гелля — Фольгарда — Зелинского

  1. Кислота с \(\ce{PBr3}\) (или с фосфором и бромом) даёт ацилбромид \(\ce{RCH2COBr}\).
  2. Ацилбромид енолизуется, енол атакует \(\ce{Br2}\), и образуется \(\ce{RCHBrCOBr}\).
  3. Ацилбромид обменивается с кислотой: \(\ce{RCHBrCOBr + RCH2COOH -> RCHBrCOOH + RCH2COBr}\), поэтому фосфора достаточно 0,1–0,3 эквивалента.
  4. Вода превращает продукт в α-бромкислоту, спирт — в α-бромэфир, амин — в α-бромамид.
  5. Хлорирование идёт так же (хлор и красный фосфор); замещается только α-атом водорода.
Пропановая кислота с бромом и трибромидом фосфора даёт 2-бромпропаноилбромид, а вода — 2-бромпропановую кислоту
Пропановая кислота с бромом и трибромидом фосфора даёт 2-бромпропаноилбромид, а вода — 2-бромпропановую кислоту

Примеры

1. Фенилуксусная кислота. Фенилуксусная кислота с бромом и \(\ce{PBr3}\), а затем с водой даёт бром(фенил)уксусную кислоту.

Бром входит в α-положение
Бром входит в α-положение

2. Сразу эфир. Гексановая кислота с бромом и фосфором, а затем с метанолом даёт метил-2-бромгексаноат.

Ацилбромид сразу превращают в эфир
Ацилбромид сразу превращают в эфир

3. Хлорирование. Уксусная кислота с хлором в присутствии фосфора даёт хлоруксусную кислоту, а избыток хлора — ди- и трихлоруксусную: \(\ce{CH3COOH + Cl2 ->[P] ClCH2COOH + HCl}\).

errorГалоген входит только в α-положение

Галоген присоединяется к атому углерода рядом с карбонильной группой через енол ацилбромида; β- и γ-атомы не затрагиваются, в отличие от радикального галогенирования.

edit_noteПопробуйте сами

Что даст бутановая кислота с бромом и \(\ce{PBr3}\), а затем с этанолом?

expand_moreПоказать решение

Этил-2-бромбутаноат.

α-Галогенкислоты в синтезе

α-Бромкислота из первой части урока — готовый электрофил для \(S_N2\)-замещения, и соседняя карбонильная группа даже ускоряет эту реакцию. Аммиак превращает её в аминокислоту, гидроксид — в гидроксикислоту, а цианид — в цианокислоту. Так из простых кислот получают важные для биохимии соединения.

Как использовать α-галогенкислоты

  1. С большим избытком аммиака α-галогенкислота даёт α-аминокислоту.
  2. Гидроксид-ион в воде при нагревании даёт α-гидроксикислоту.
  3. Цианид-ион даёт α-цианокислоту, а её гидролиз — замещённую малоновую кислоту.
  4. α-Бромэфир с цинком и альдегидом (или кетоном) даёт β-гидроксиэфир (реакция Реформатского, тема 20).
  5. Пространственно затруднённое основание (t-BuOK) отщепляет HBr, и получается α,β-непредельный эфир.
\[\ce{RCHBrCOOH + 2NH3 -> RCH(NH2)COOH + NH4Br}\]

Примеры

1. Аминокислота. 2-Бромбутановая кислота с избытком аммиака даёт 2-аминобутановую кислоту.

Аммиак замещает бром
Аммиак замещает бром

2. Малоновая кислота. Хлоруксусная кислота с цианидом натрия даёт циануксусную кислоту, а её гидролиз — малоновую кислоту; так в промышленности получают малоновый эфир: \(\ce{ClCH2COOH + NaCN -> NCCH2COOH + NaCl}\).

3. Отщепление. Этил-2-бромбутаноат \(\ce{CH3CH2CHBrCOOC2H5}\) с трет-бутилатом калия даёт этилбут-2-еноат.

Затруднённое основание отщепляет HBr
Затруднённое основание отщепляет HBr

errorАммиак берут в большом избытке

Аминокислота сама нуклеофильна и может алкилироваться дальше; избыток аммиака делает первичный амин главным продуктом.

edit_noteПопробуйте сами

Что даст 2-бромпропановая кислота с избытком аммиака?

expand_moreПоказать решение

Аланин (2-аминопропановую кислоту).

push_pinГлавное

Карбоновые кислоты почти не енолизуются, а их анионы енолятов не дают. Трибромид фосфора (или красный фосфор + \(\ce{Br2}\)) превращает кислоту в ацилбромид, который енолизуется как кетон; енол присоединяет бром → α-бромацилбромид. Он обменивается ацилом с исходной кислотой (фосфора нужно каталитическое количество) или при обработке водой даёт α-бромкислоту, спиртом — α-бромэфир. Атом Br в α-положении легко замещается по \(S_N2\): аммиак даёт α-аминокислоты, гидроксид — α-гидроксикислоты, цианид — циануксусные кислоты; α-бромэфиры вступают в реакцию Реформатского.

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

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.