4. Галогенирование альдегидов, кетонов и карбоновых кислот Радикальное галогенирование альдегидов, кетонов и карбоновых кислот
Радикальное галогенирование альдегидов, кетонов и карбоновых кислот практически всегда дает смесьпродуктов. Для повышенияселективности реакциииспользуются специфические переносчики галогенов (сульфурилхлорид, N-бромсукцинимид и др.):
В ароматических альдегидах иногда замещается атом водорода альдегидной группы.
Гетеролитическое галогенирование альдегидов и кетонов (кроме фторирования) в присутствии кислот и оснований идет в α-положение по отношению к карбонильной группе:
Механизм кислотного и основного катализа (SE в алифатических соединениях):
Подтверждениемизложенного механизма являются следующие факты: а) реакция имеет первый порядок по субстрату и нулевой порядок по галогену (т. е. енолизация субстрата лимитирует скорость процесса); б) в одинаковых условиях скорости реакций хлорирования, бромирования и иодирования равны; в) скорость реакции зависит от кислотности среды.
В условиях кислотного катализа реакцию можно остановить после замещения одного атома водорода на галоген. В присутствииоснований скорость реакции значительно выше, чем при кислотном катализе, и все атомы водорода при α-углеродном атоме замещаются на галоген. Если с карбонильной группой связан метильный радикал, имеет местогалоформная реакция.
Галоформная реакция — это реакция галогенирования метилкарбонильных соединений в щелочной среде, при которой все атомы водорода в метильной группе замещаются галогеном с последующим разрывом связи С–С и образованием галоформа. В качестве примера приведена схема образования бромоформа:
Причиной полигалогенирования является повышение способности субстрата к енолизации при замене α-водородного атома на галоген, а, следовательно, и к реакциям присоединения галогена.
Примеры реакций галогенирования карбонильных соединений
Геторолитическое галогенирование кетонов довольно часто встречается в химико-фармацевтической промышленности. Например, в синтезах эфедрина, адреналина, левомицетина, мезатона и других лекарственных субстанций бромируют пропиофенон, п- и м-нитроацетофенон, камфору и другие аналогичные вещества примерно в одинаковых условиях при температуре 30—80 °С:
Хлороформполучают из ацетона или этанола и хлорной извести. При этом спирт сначала окисляется до ацетальдегида, превращается в хлораль, и затем расщепляется гидроксидом кальция до хлороформа и формиата кальция:
Образующийся в качестве промежуточного продукта хлоральявляется ценным реагентом в органическом синтезе, а его гидрат (хлоралгидрат) —лекарственным препаратом снотворного действия.
Электрохимический метод получения хлороформаявляется наиболеесовременным. Спирт или ацетон смешивают с раствором хлорида калия или натрия и подвергают электролизу. Образовавшийся гипохлорит натрия окисляет и галогенирует субстрат:
Иодоформная проба — пример использования галоформной реакции в аналитических целях для обнаружения группировокCH3COиCH3CHOHв молекулах органических соединений. Реагентом служит раствор иода в щелочи, который одновременно окисляет первичные и вторичные спирты и иодирует карбонильные соединения. Образовавшийся иодоформ имеет специфический запах:
