Хлорангидри́д карбо́новой кислоты́ (ацилхлорид) — производное карбоновой кислоты, в которой гидроксильная группа -OH в карбоксильной группе -COOH заменена на атом хлора. Общая формула R-COCl. Первый представитель с R=H (хлористый формил) не существует, хотя смесь CO и HCl в реакции Гаттермана — Коха ведёт себя подобно хлорангидриду муравьиной кислоты.
Номенклатура Названия хлорангидридов производятся от названий соответствующих кислотных остатков (ацилов) путём добавления к ним слова хлористый в начале или слова хлорид в конце.
Физические свойства Хлорангидриды по большей части жидкости, кипят при значительно более низких температурах чем соответствующая кислота из-за отсутствия межмолекулярных водородных связей. Например, уксусная кислота кипит при 118 °C, в то время как ацетилхлорид при 51 °C. В ИК-спектрах хлорангидридов содержится, как и у других карбонильных соединений, интенсивная полоса поглощения при 1800 см−1.
Получение Получают хлорангидриды чаще всего взаимодействием безводной карбоновой кислоты с тионилхлоридом (SOCl2)Титце, Айхер Препаративная органическая химия М.:1999, стр. 128, трёххлористым фосфором (PCl3)Титце, Айхер Препаративная органическая химия М.:1999, стр. 481 или пятихлористым фосфором (PCl5)Титце, Айхер Препаративная органическая химия М.:1999, стр. 159, фосгеном (COCl2)Ulrich, H.; Richter, R. 4-Isocyanatophthalic Anhydride. A Novel Difunctional Monomer, Journal of Organic Chemistry 1973, 38, 2557.
Ещё один метод мягкого получения хлорангидридов основан на использовании оксалилхлорида
Есть методы получения хлорангидридов без выделения хлороводорода, например, реакция Аппеля.
или используя цианурхлоридK. Venkataraman, and D. R. Wagle (1979). «Cyanuric chloride : a useful reagent for converting carboxylic acids into chlorides, esters, amides and peptides». Tetrahedron Letters 20 (32): 3037-3040
В реакции с тионилхлоридом образуются газообразная двуокись серы и хлороводород, которые легко удаляются из реакционного сосуда, способствуя прохождению реакции. Избыток тионилхлорида (т.кип. 79 °C) легко удаляется на роторном испарителе. Механизм реакции для тионилхлорида и пятихлористого фосфора похожи.
Реакция с оксалилхлоридом катализируется диметилформамидом. На первой стадии образуется иминевый интермедиат
Иминиевая соль реагирует с кислотой, отбирая кислород и регенирируя диметилформамид.
Реакции Хлорангидриды химически исключительно активны.
Нуклеофильные Наличие кислорода и хлора, сильных электроноакцепторов, при одном атоме углерода создаёт большой положительный заряд на данном атоме, превращая его таким образом в цель нуклеофильных атак даже для слабых нуклеофилов. Атом хлора является хорошей уходящей группой, что способствует нуклеофильному замещению.
С водой низшие хлорангидриды реагируют чрезвычайно энергично, образуя соответствующую карбоновую кислоту и соляную кислоту:
Менее энергично происходит взаимодействие со спиртами
Аналогично реагируют тиолы
Реакция с аммиаком, первичными и вторичными аминами приводит к соответствующим амидам:
Реакцией с солями карбоновых кислот получают ангидриды карбоновых кислот
Также они реагируют с цианидами
Применение раствора щёлочи, пиридина или избытка амина в данных реакциях желательно для удаления побочного продукта — хлороводорода и катализа реакции. Реакция карбоновых кислот со спиртами и аминами обратима, что приводит к невысоким выходам. В то же время реакция с хлорангидридами быстра и необратима, а их синтез довольно прост, что делает двухстадийный процесс предпочтительнее.
С углеродными нуклеофилами
С углеродными нуклеофилами такими как реактивы Гриньяра ацилхлориды реагируют быстро с образованием кетонов. Использование избытка реактива Гриньяра приводит к получению третичных спиртов. В то же время реакция с кадмийорганическими соединениями останавливается на стадии образования кетона. Аналогичным образом проходят реакции с реактивами Гилмана (например, литий диметилмедью (CH3)2CuLi). В целом ароматические ангидриды менее реакционноспособны и требуют более жестких условий проведения реакции чем алкильные.
Восстановление нуклеофилами
Хлорангидриды восстанавливаются такими сильными восстановителями как LiAlH4 или ДИБАЛ-Н с образованием первичных спиртов.
Литий тритретбутоксиалюминий гидрид (LiAlH(Ot-Bu)3), объёмистый восстановитель, восстанавливает до альдегидов также как и в реакции Розенмунда — Зайцева водородом над «отравленном» паладиевым катализатором.
Электрофильные Хлорангидриды карбоновых кислот в присутствии кислот Льюиса (хлорид железа(III), хлорид алюминия) вступают в реакцию Фриделя-Крафтса с ароматическими соединениями, образуя ароматические кетоны.
Первая стадия — отщепление атома хлора кислотой Льюса
далее следует атака ароматического соединения карбкатионом
затем происходит отщепление водорода с образованием хлороводорода, освобождающийся хлорид алюминия образовывает комплекс с ароматическим кетоном по атому кислорода
Применение Благодаря высокой реакционной способности хлорангидриды широко применяются в органическом синтезе в качестве ацилирующего агента для введения в синтезируемую молекулу остатка карбоновой кислоты (ацильная группа).
Безопасность Из-за высокой активности ацилхлориды обладают общей токсичностью, работа с ними должна вестись с должной осторожностью (защитная одежда, вытяжная вентиляция). Ацилхлориды проявляют лакриматорные свойства из-за гидролиза до хлороводорода и карбоновой кислоты на слизистых оболочках глаз и дыхательных путей.
Ссылки
См. также Галогенангидриды
Категория:Хлорангидриды карбоновых кислот