Finkelstein反应

chem 有机方法 1.5W+ 0

卤代烷或脂肪磺酸酯与金属卤代物(e.g. KF, KI)通过S N 2 反应进行平衡交换得到另一种卤代物的反应被称为 Finkelstein反应。19世纪中叶 W.H. Perkin第一次报道了卤交换反应,一直到几十年后的1910年,H. Finkelstein才系统的研究了此反应。Finkelstein发现各种氯代烷烃或溴代烷烃(1°, 2°, 3°, 苄基, 等等)在15wt%丙酮溶液中回流,会高产率的得到相应的碘代烷烃。但各种底物的反应时间相差很大,伯、烯丙基、苄基卤代烃反应时间最短,叔卤代烃反应时间最长。

Finkelstein反应是一种平衡过程,主要利用了各种NaX在有机溶剂(acetone, 2-butanone, etc.)中的溶解度的不同控制反应方向。NaI在丙酮中溶解度很好,而NaBr和NaCl溶剂度很低。因此,根据Le Chatelier原则,卤交换平衡的转移方向是:NaBr和NaCl沉淀形成的方向移动。

时至今日,Finkelstein反应还是一种非常重要的由氯代烷烃,溴代烷烃,磺酸酯制备碘代烷烃的方法。其他卤化化合物,如α-卤化酮和酸也可以很容易地进行此反应。此反应有很多改进法:一、固相负载的KI参与反应,可以避免使用大量过量的KI;二、微波高压条件下反应,可以明显的加快反应速率;三、即使在小极性非质子溶剂中,也可以用亲脂性季铵盐(TBAF)制备氟代烃;四、在偶极非质子溶剂中,用KF/18-crown-6也可以将其他卤代烃转化为氟代烃;五、可以利用TMSI可以将氟代烃的中氟置换为碘;六、在各种Lewis酸(AlMe3、ZnCl2、FeCl3等)存在下,用NaI/CS2处理大位阻的仲、叔烷基卤化物可转化为碘代烃。七、在离子液体中进行此反应,也取得了很好的效果。

反应机理

此反应为S N2反应机理,为可逆反应,影响反应平衡移动方向的因素有:金属卤代物的卤离子的亲核性,好的离去基团和金属卤代盐在反应溶剂中的溶解度。比如,利用KF制备氟代烷烃的反应,是因为C-F键稳定氟离子的离去性较低。氟代烷烃由于稳定性较好,很少作为底物参与反应。

通常情况下,反应中要加入过量的金属卤代盐。对于晶格能较高的金属卤代盐,需要加入冠醚促进反应。

Finkelstein反应  第1张

反应实例

Finkelstein反应  第2张

【 Chem.-- Eur. J. , 2001, 7, 4107-4116】

Finkelstein反应  第3张

【 Org. Lett. 2001, 3, 2061-2064】

J. Am. Chem. Soc. , 2001, 123, 11586-11593 

【 J. Org. Chem. , 2002, 67, 764-771】

【 Synlett , 2012, 23 , 2663-2666】

【 Org. Lett. , 2008, 10 , 733-735】

【 Tetrahedron, 2004, 60 , 10943-10948】

【 Org. Lett. , 2017, 19, 3342-3345】


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