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

Отрицательная и положительная 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

1. ↑ Chakrabartty, in Trahanovsky, Oxidation in Organic Chemistry, pp 343—370, Academic Press, New York, 1978
2. ↑ László Kürti and Barbara Czakó Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis. — Amsterdam: Elsevier, 2005. — ISBN 0-12-429785-4
3. ↑ Reynold C. Fuson and Benton A. Bull (1934). «The Haloform Reaction». Chemical Reviews 15 (3): 275–309. DOI:10.1021/cr60052a001.