Галоформная реакция
Галоформная реакция — химическая реакция в которой путем исчерпывающего галогенирования метил кетонов (молекулы содержащие R-CO-CH3 группу) в присутствии основания образуется галоформ (CHX3, где X — галоген).[1] R может быть водородом, алкилом или арилом. По этой реакции можно получать CHCl3, CHBr3, CHI3.
Субстратами, которые успешно претерпевают галоформную реакцию, являются метил кетоны и вторичные спирты, окисляющиеся до метил кетонов, такие как изопропанол. В качестве галогена могут быть использованы хлор, бром и иод. Фтороформ не может быть получен из метил кетона по галоформной реакции ввиду нестабильности гипофторита, но соединения типа RCOCF3 расщепляются основаниями с образованием фтороформа.
Механизм
В первой стадии галоген диспропорционирует в присутствии гидроксид-ионов с образованием галогенид-ионов и гипогалогенит-ионов:
- X2 + OH−→ XO−+ X− + H+ (X = Cl, Br, I)
Если присутствует вторичный спирт, то он окисляется гипогалогенит-ионами до кетона:
Если присутствует метил кетон, то он реагирует с гипогалогенит-ионами в три стадии:
- (1) R-CO-CH3 + 3 XO- → R-CO-CX3 + 3 OH−
- (2) R-CO-CX3 + OH− → RCOOH + −CX3
- (3) RCOOH + −CX3 → RCOO− + CHX3
Детальный механизм реакции:
В основной среде кетон претерпевает кето-енольную таутомеризию. Гипогалогенит (содержащий галоген в степени окисления +1) электрофильно атакует енол. Когда α-положение полностью галогенировано, происходит нуклеофильное замещение гидроксид-ионом с отщеплением −CX3, которая стабилизируется тремя электроно-акцепторными группами. Анион −CX3 отщепляет протон от образующейся карбоновой кислоты, или от растворителя и образует галоформ.
Применение
Эта реакция традиционно используется для определения присутствия метил кетонов или вторичных спиртов, окисляющихся до метил кетонов, по иодоформной пробе. В настоящее время спектроскопические методы анализа, такие как ЯМР и инфракрасная спектроскопия предпочтительнее, потому для них требуются небольшие образцы и они могут быть неразрушающими (для ЯМР), а также простыми и быстрыми.
Ранее эта реакция использовалась для промышленного получение иодоформа, бромоформа, а иногда и хлороформа.
В органической химии она используется для превращения терминальных метил кетонов в соответствующие карбоновые кислоты.
Иодоформная проба
Когда в качестве реагентов используются иод и гидроксид натрия, при положительной реакции образуется иодоформ. Иодоформ (CHI3) — светло-желтое вещество, твердое при комнатной температуре, в отличие от хлороформа и бромоформа. Он нерастворим в воде и обладает антисептическими свойствами . Видимый осадок этого соединения будет образовываться только в присутствии метил кетонов, уксусного альдегида, этанола или подходящего вторичного спирта.
История
Галоформная реакция является одной из старейших известных органических реакций.[2] В 1822 Серулла провел реакцию иода и этанола в присутствии гидроксида натрия в воде и получил иодоформ, названный тогда гидроиодид углерода. В 1831 Юстус фон Либиг сообщил что реакциия хлораля с гидроксидом кальция приводит к образованию хлороформа и формиата кальция. В 1870 эта реакция была переоткрыта Адольфом Либеном.[3]
Примечания
- ↑ Chakrabartty, in Trahanovsky, Oxidation in Organic Chemistry, pp 343—370, Academic Press, New York, 1978
- ↑ László Kürti and Barbara Czakó. Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis. — Amsterdam : Elsevier, 2005. — ISBN 0-12-429785-4.
- ↑ Reynold C. Fuson and Benton A. Bull (1934). "The Haloform Reaction". Chemical Reviews. 15 (3): 275—309. doi:10.1021/cr60052a001.