Сульфонаты как уходящие группы
Как получить сульфонат
Тозилат — это спирт, «одетый» в хорошую уходящую группу.
Как превратить спирт в тозилат
- Спирт + тозилхлорид \(\ce{TsCl}\) (п-толуолсульфонилхлорид) в пиридине.
- Кислород спирта атакует серу, уходит хлорид; пиридин связывает HCl.
- Связь C–O не рвётся — конфигурация стереоцентра сохраняется.
- Так же получают мезилаты (\(\ce{MsCl}\), \(\ce{Et3N}\)) и трифлаты (\(\ce{Tf2O}\)).
| Уходящая группа | \(pK_a\) сопряжённой кислоты |
|---|---|
| \(\ce{TfO-}\) (трифлат) | −14 |
| \(\ce{TsO-}\) (тозилат) | −2,8 |
| \(\ce{MsO-}\) (мезилат) | −1,9 |
| \(\ce{HO-}\) | 15,7 (не уходит) |
Чем сильнее кислота, тем лучше уходит её анион: три атома фтора трифлата оттягивают заряд, и \(\ce{CF3SO3H}\) сильнее \(\ce{TsOH}\) на 11 единиц \(pK_a\).
Примеры
1. Бутан-1-ол + TsCl/пиридин → бутилтозилат.
2. (R)-Бутан-2-ол → (R)-2-бутилтозилат → (с NaCN) (S)-2-метилбутаннитрил.
3. Трифлаты уходят так легко, что реагируют даже со слабыми нуклеофилами.
errorТозилирование не затрагивает стереоцентр
Реагирует атом кислорода, а не углерод. Конфигурация тозилата та же, что у спирта (и буква та же: OTs, как и OH, — старший заместитель).
edit_noteПопробуйте сами
Зачем тозилирование проводят в пиридине?
expand_moreПоказать решение
Пиридин связывает выделяющийся HCl (и служит растворителем).
Тозилат в синтезе
Двухстадийная схема «тозилат → \(S_N2\)» — универсальный способ заменить OH на любой нуклеофил.
Как спланировать замещение OH
- Тозилирование (сохранение конфигурации).
- \(S_N2\) с нужным нуклеофилом в апротонном растворителе (обращение).
- Итог: одно обращение, без перегруппировок.
- Если нужна та же конфигурация — два \(S_N2\) (например, через иодид).
Примеры
1. (S)-Пентан-2-ол \(\xrightarrow{\ce{TsCl}, пиридин}\) (S)-тозилат \(\xrightarrow{\ce{NaCN}, ДМСО}\) (R)-2-метилпентаннитрил.
2. Пропан-1-ол → пропилтозилат → с \(\ce{CH3SNa}\) метилпропилсульфид.
3. Обращение спиртового центра (задача из пособия Сальникова): (R)-октан-2-ол \(\xrightarrow{\ce{TsCl}, пиридин}\) тозилат \(\xrightarrow{\ce{CH3COONa}, ДМФА}\) (S)-2-октилацетат \(\xrightarrow{\ce{KOH}, \ce{H2O}}\) (S)-октан-2-ол.
errorТозилат + объёмное основание — отщепление
Вторичный тозилат с трет-бутоксидом калия даёт алкен (E2), а не продукт замещения. Для замещения берите хороший нуклеофил — слабое основание.
edit_noteПопробуйте сами
Как из (R)-гексан-2-ола получить (S)-2-азидогексан?
expand_moreПоказать решение
TsCl/пиридин — (R)-тозилат; \(\ce{NaN3}\) в ДМФА — \(S_N2\) с обращением: (S)-азид.
push_pinГлавное
Сульфонаты — тозилаты (TsO⁻, \(\ce{CH3C6H4SO3-}\)), мезилаты (MsO⁻, \(\ce{CH3SO3-}\)), трифлаты (TfO⁻, \(\ce{CF3SO3-}\)) — отличные уходящие группы: сопряжённые основания сильных кислот, заряд делокализован по трём атомам кислорода. Спирт + TsCl/пиридин даёт тозилат с сохранением конфигурации (связь C–O не рвётся); затем \(S_N2\) — обращение. Итог: замещение OH с обращением без перегруппировок.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.