二氯亚砜催化酯化反应

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二氯亚砜催化酯化反应:
如果先把酸和砜加在一起(加一两滴DMF反应很快),那是成酰氯再酯化;如果先把醇和砜加在一起,就是先成氯化亚硫酸酯,然后再和酸酯化。

生成的氯化亚硫酸酯与羧酸反应时相当于脱去更易离去的集团(-OSOCl),最后的酯内的两个氧都来自于羧酸。

而区别于一般的酯化反应两个氧分别来自于醇和羧酸。

氯化亚砜(SOCl2)是无色液体,沸点为79℃。

氯化亚砜与醇反应生成氯代烃,同时还生成两种气体产物(HCl 及SO2)(Scheme 1)。

采用这一反应来制取卤代烃,不仅产品的收率高,而且纯度也较好,但是对生成的酸性气体要加以吸收或利用,以避免造成环境污染。

由于这一反应体系对金属设备有很强的腐蚀,一般多用于实验室中制取卤代烃。

醇和氯化亚砜反应的机理与醇和卤化氢反应的机理不同。

醇与氯化亚砜作用先是生成氯代亚硫酸酯和氯化氢,接着氯代亚硫酸酯发生分解,在这个分解过程中氧原子带着碳氧键的一对成键电子发生键的异裂,这时带有部分负电荷的氯原子恰好位于缺电子碳的前方并与之发生分子内的亲核取代反应;当碳氯键形成时,分解反应完成并放出SO2,由于发生亲核攻击的氯原子所处方位与将要离去的SO2 是同侧,所以醇的α-碳原子在反应过程中是构型保持的,没有发生翻转。

又因为反应中没有碳正离子生成,所以产物也没有外消旋化现象。

这种取代反应机理称为分子内亲核取代,记作SNi(Substitution Nucleophilic Internal)当在上面的反应体系中加入吡啶或叔胺,可以促使反应加速,但得到的产物中有构型转化的氯代烃,这是由于反应过程中有按下面所示的SN2 机理进行所导致的结果。

在实验中选择适当的后处理方法对提高反应产率也很关键。

我们使用氯化亚砜与醇作用生成氯代烃(Scheme 4),后处理过程中使用了三种方法:
1. 有的反应底物在进行该反应时生成了沉淀,可以直接抽滤得到粗产物,然后用石油醚将附着在产品上的氯化亚砜洗掉,就可以得到纯度很高的产品;
2. 有的反应底物在进行该反应时没有生成沉淀,直接将过量的氯化亚砜减压蒸馏,然后加入乙酸乙酯溶解,饱和食盐水洗涤。

将有机相干燥,然后过柱,产率70-80%。

期间通过点板发现减蒸氯化亚砜后大极性杂质增多。

我们认为在减蒸浓缩加热的过程中,反应过程中产生的盐酸可能会使产物分解,所以又尝试了第三种后处理方法。

3. 直接将反应液倒入适量冰盐水中,水洗除去氯化亚砜和反应产生的盐酸,然后用乙酸乙酯萃取,干燥有机相,过柱,反应产率提高到90%以上。