10.12: Yer Değiştirme Reaksiyonları Yoluyla Alkollerin Hazırlanması

Genel Bakış

Alkoller, alkil halojenürlerden nükleofilik yer değiştirme reaksiyonları yoluyla sentezlenebilir. Substrattaki oldukça polar karbon-halojen bağı, halojenürü iyi bir ayrılan grup haline getirir. Hidroksit iyonu veya su, halojenürün yerini alacak ve bir alkol oluşturacak şekilde nükleofil görevi görebilir. Yer değiştirme reaksiyonları, halojenüre bağlı karbonun doğasına bağlı olarak S_N1 veya S_N2 olmak üzere iki farklı reaksiyon yolu aracılığıyla gerçekleşir.

Birincil alkoller birincil alkil halojenürlerden sentezlenir ve reaksiyon S_N2 mekanizması yoluyla ilerler. Nükleofil, halojen taşıyan karbona, karbon-halojen bağının karşı tarafından saldırır. Ancak güçlü bir nükleofilin varlığında rekabet eden bir eliminasyon reaksiyonu da meydana gelir.

Şekil_1: 1-bromobütanın yer değiştirme ürünlerine ve eliminasyon ürünlerine paralel reaksiyonları (proton soyutlaması).

İkincil alkollerin ikincil alkil halojenürlerden yer değiştirme reaksiyonu yoluyla sentezi, rakip S_N2 ve E2 reaksiyon yollarından bir ürün karışımı oluştuğundan tercih edilmez.

Şekil_2: 2-bromo-3-metilbütan'ın yer değiştirme ürünlerine ve eliminasyon ürünlerine (proton soyutlaması) paralel reaksiyonları.

Tersiyer alkil halojenürler, rakip bir E2 eliminasyon reaksiyonu nedeniyle küçük bir ürün olarak alken ile birlikte tersiyer alkoller üretmek için su gibi zayıf bir bazla S_N1 reaksiyonuna girer.

Şekil_3: Üçüncül alkil halojenürlerin eliminasyon ve yer değiştirme ürünlerine paralel reaksiyonları.

Sodyum hidroksit gibi güçlü bir nükleofil kullanılırsa, E1 reaksiyonu S_N1'e üstün gelir.

Reaktifin doğası, oluşan ürünün stereokimyasını belirler. Alkil halojenürdeki halojen kiral bir karbona bağlanırsa, ortaya çıkan alkol iki enantiyomerin bir karışımı olur.

Şekil_4: Ürün olarak optik olarak aktif alkollerin rasemik bir karışımını elde etmek için asimetrik bir karbon üzerinde yer değiştirme reaksiyonu

Fonksiyonel bir grubun bir başkası ile ikame edildiği nükleofilik ikame reaksiyonlarını hatırlayın.

Bu reaksiyonlar, iyi bir ayrılma grubuna sahipbir ^{sp3-hibritleştirilmiş} elektrofil gerektirir ve bir_SN1veya bir SN2 mekanizması yoluyla alkolleri sentezlemek için kullanılabilir.

Birincil alkil halojenürler, tercihen, birincil alkolleri elde etmek için sodyum hidroksit gibi güçlünükleofiller ile SN2 mekanizması yoluyla ikame reaksiyonlarına girer. Rakip E2 eliminasyon işlemi, küçük ürün olarak bir alken verir.

İkincil alkollerin ikincil alkil halojenürlerden ikame yoluyla sentezi daha az elverişlidir, çünkü rekabet eden eliminasyon reaksiyonları, nihai ürünler olarak bir alkol ve alken karışımına yol açar.

Üçüncül alkollerin sentezinde, üçüncül alkil halojenürler, su gibi zayıf nükleofiller ile SN1 mekanizmasıyoluyla ikame reaksiyonlarına girer.

Bununla birlikte, su, sodyum hidroksit gibi güçlü bir nükleofil ile değiştirilirse, üçüncül substrat E2 reaksiyonunu destekleyerek bir alken üretir.

Üçüncül halojenür kiral ise, o zaman bir S_N1 reaksiyonu, üçüncül alkollerin rasemik bir karışımını verir.

Rekabet eden eliminasyon reaksiyonu, zayıf bir baz veya nötr ortamda alkollerin sentezi için nispeten düşük bir sıcaklık uygulanarak en aza indirilebilir.