醇,环氧化合物和醚

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Tosylates和Mesylates

最后更新:2022年11月9日|

关于Tosylates和Mesylates

  • 由于氢氧根(HO-)是强碱,醇本身是不好的离去基
  • 羟基可以转化成更好的羟基离去基团通过转换为磺酸盐组如p -甲苯磺酰(" tosyl ",缩写Ts)或甲磺酰(" mesyl ",缩写Ms)
  • 安装这些组影响立体化学的酒精
  • OTs和OMs基团可以参与取代和消除反应。

在立体化学中,醇转化为良好的离去基的过程中没有发生变化或反转,羟基转化为良好的离去基的方法很简单

目录

  1. 让酒精变成好的离去基(二)
  2. 一个实际上不太管用的好主意:硫酸盐离去基
  3. 介绍" Tosylates "和" Mesylates "
  4. 醇是如何合成甲磺酸盐和甲磺酸盐的
  5. 起作用的托酯和甲酯的四个具体例子
  6. 概述:Tosylates和Mesylates
  7. (高级)参考资料和进一步阅读

1.使酒精成为好的离去基团,第二部分

我们已经看到了醇是取代反应的不良底物。主要的问题是羟基是强碱,因此可怜的离去基

酒精本身是很差的离去基因为它们是强碱不会和氰化物发生反应

最后发表我们知道醇可以转化成烷基通过添加强氢卤酸(HCl, HBr, HI)来合成卤化物:强酸质子化R-OH,生成R-OH2+(越好离去基团H2O),然后被卤化物离子取代。

与酒精相比,烷基卤化物是亲核取代反应的重要底物。

如果使用强酸,醇的取代反应可以很好地进行,例如HBR导致烷基溴的麻烦在于它是苛刻的

不幸的是,这不是总是很好地工作。主要有两个问题。首先,在某些仲醇上,反应通过S进行N1途径,这可能导致重排。其次,在这样做的过程中,我们最终会打乱现有的任何立体中心。例如,如果我们从下面反应中的一个对映体开始,最终产物会发生外消旋化。

用强酸将醇转化为烷基卤化物可导致氢化物移位、烷基移位等重排反应

有没有别的办法把醇转化成好的离去基而不存在这些问题呢?

确定的东西!

2.一个好主意(实际上并没有那么好)

我们都知道氢氧根(HO-)是强碱。但我们有没有见过氧上带负电荷的弱碱?

是的!硫酸(H2所以4)是一种非常强的酸(pK一个大约-3)和它的共轭酸, -OSO3.所以H是弱碱。这是由于两个关键因素——首先,移位通过共振把电荷转移到其他氧上,其次诱导效应这些氧帮助重新分配电荷。

把醇转化成更好的离去基需要把负电荷稳定到更弱的东西,像硫酸盐一样稳定共振

所以在理想情况下,如果我们有办法轻易地酒精(R-OH)变成烷基硫酸氢(R-OSO3.H)那么我们就有了一个很好的方法酒精变成一个好的离去基团

那么,这在实践中是如何工作的呢?实际上它并不是很好用!

硫酸盐作为离去基的问题是它是酸性的,可能是亲核的质子酸,也可能是极性的,很难净化

不是这样的- - - - - -OSO3.H是可怜的离去基团)这很好离去基团).问题是许多亲核试剂都是碱性的(记得-共轭碱是更好的亲核试剂)及OSO3.H仍然有一个酸性很强的质子(OH基团有一个pK一个约为2,使其比醋酸更强)。

底线是如果我们添加一个基本的亲核试剂会发生酸碱反应而不是我们想要的取代反应。的亲核试剂会被质子化成它共轭酸(亲核性较弱),任何取代反应都将相当缓慢。不理想!

3.介绍" Tosylates "和" Mesylates "

有什么办法可以解决这个问题吗?当然!只是把硫上的羟基换成了某种相对惰性的,没有酸性质子的有机基团(R基团)

如果我们交换一个甲基(CH3.)我们离去基团- - - - - -OSO2CH3.,或“甲磺酸盐”(通常称为甲磺酸和缩写网络营销峰会。这有一个伟大的优点离去基团没有酸性质子与亲核试剂反应的缺点。

另一个流行的选择是使用共轭碱p-甲苯磺酸,(“对甲苯磺酸盐”)俗称“甲苯磺酸盐”和缩写OTs

这些基团本质上是相同的离去基团能力和我们的目的是可以互换的。一些教科书倾向于更多地使用t,另一些则使用ms。在这个阶段对我们来说并不重要:它们都适用。

(第三种选择是在入门课程中不太常见的“三氟酯”(Tf)基团,它将甲烷磺酸盐上的三个氢替换为三个氟。的共轭酸三氟甲烷磺酸是已知的酸性较强的物质之一(pK一个),因此,triflate是一个真正的“热”离去基团当连接到烷基团体:它喜欢自己离开!它更常用在芳香醇和其他不容易形成碳正离子的物质上

tosyate paratoluen磺酸和甲磺酸甲磺酸的优点是它们都是有机分子,具有良好的离去基稳定的负电荷结构

4.我们如何从酒精中制造甲磺酸盐和Tosylates ?

我们怎么应用这个呢?如果我们有一个酒精我们怎么把羟基变成甲氧基或者甲氧基呢?

实际上这是相对简单的。我们使用的是“甲酰氯”(MsCl)或“三酰氯”(TsCl),以及中性酒精执行一个取代反应在硫,导致O-S的形成和S-Cl的断裂。然后,电荷的去质子化酒精生成中性的甲磺酸盐或tosylate。

注意立体化学在这里完全没有改变不像例如,如果我们用的是H-Cl)注意这一点——立体化学经常在考试中考试!

如何将乙醇转化为甲磺酸或甲磺酸使用氯甲酰或氯甲酰与像吡啶这样的碱不改变醇的立体化学

顺便说一下,有时你可能会看到有机碱,比如吡啶还加入了盐酸,它可以在盐酸形成的过程中去除盐酸,从而帮助整个过程的进行。]

5.四种作用中的甲磺酸盐和甲磺酸盐的具体例子

最后我们来看一些t和Ms的具体例子。因为它们包含着美好离去基团烷基Tosylates或mesylates可以进行所有的取代和消除反应烷基卤化物。下面是一些例子。熟悉MsCl和TsCl的缩写和扩展(即“拉长”)形式。

将醇转化为甲酯的sn2氰化乙酰基醇转化为甲酯硫醇的例子

6.概述:Tosylates和Mesylates

在前两篇文章中,我们已经看到将醇转化为好的离去基是多么有用。在下一篇文章中,我们将介绍最后一种方法,它涉及到一些新的试剂,PBr3.(包括其他卤化磷)和SOCl2

下一篇文章-PBr3.和SOCl会2


笔记


(高级)参考资料进一步阅读

  1. 酯类对甲苯磺酸
    斯图尔特还将就
    有机化学杂志,1944年,09(3), 235 - 241
    DOI:10.1021 / jo01185a005
    斯图尔特·蒂普森(Stuart Tipson)在梅隆工业研究所(现在的卡内基-梅隆大学)对tosylation的早期参考。
  2. 醇的甲苯化
    乔治·w·卡巴尔卡,曼朱·瓦尔马,拉金德·s·瓦尔马,普雷姆·c·斯里瓦斯塔瓦和小弗恩·f·纳普。
    有机化学杂志,1986年,51(12), 2386 - 2388
    DOI:
    10.1021 / jo00362a044
    本文介绍了一种改进的醇化方法。除了p -甲苯磺酰基,其他磺酸盐酯类可从醇(如甲磺酸、溴磺酸、三氟乙酸酯、非氟乙酸酯等)中制备离去基。两篇描述甲磺酸的论文综合描述如下:
  3. 高活性甲烷磺酸盐的动力学和光谱特征。离去基团对溶解液的影响和评论偕的电子效应影响SN1反应性
    威廉·本特利,曼弗雷德·克里斯特尔,拉尔夫·肯默,加雷斯·卢埃林和约翰·e·奥克利
    j .化学。Soc。,Perkin反式。21994, 2531 - 2538
    DOI:10.1039 / P29940002531
  4. 钯催化的甲磺酸芳酯Buchwald-Hartwig胺化和Suzuki-Miyaura交叉偶联反应
    黄舜文、贝英蔡、安英元、周明苏及福宜广
    Synth。201592, 195 - 212
    DOI:10.15227 / orgsyn.092.0195
    这个过程的第一步是p-t-butylphenol。
  5. 几种新型三氟甲磺酸盐的合成及其与之反应酒精
    查尔斯·比尔德,库尔特·鲍姆,维陶塔斯·格拉考斯卡斯
    有机化学杂志,1973年,38(21), 3673 - 3677
    DOI:10.1021 / jo00961a003
    Triflate (-2CF3.酯类比甲磺酸盐或甲磺酸盐反应性强得多,因为三氟酯阴离子是极好的离去基团。本文介绍了各种三氟酯的合成方法酯类但没有提到安全考虑-这些是有效的烷基化剂,具有高度致癌性。

评论

评论部分

57个关于"Tosylates和Mesylates

    1. 谢谢布兰登!
      我不想深入细节,但我的理解是,NEt3和更强的碱会产生亚砜,而吡啶和其他类似的碱(如DMAP)会添加到硫中,并产生一种活化的带电中间体(如DMAP+酰卤化物),然后被酒精攻击。[这就是为什么我把吡啶排除在机制之外:-)]

      1. 我的理解是吡啶/DMAP既是碱试剂又是亲核试剂。碱基生成磺胺,然后被第二个吡啶/DMAP分子攻击,形成带电的中间体(这一步也使吡啶/DMAP的第一个单位脱质子)。

        反应的性质取决于磺酰氯的类型。例如,t-酰基磺酰氯不能生成亚砜,必须通过SN1或SN2反应。它也是一个非常差的亲电试剂在标准条件下不与胺反应,需要亚砜胺进行奇怪的氧化,生成t-丁基磺胺。

        1. 这很有趣(也很奇怪),因为TsCl或苯磺酰氯与胺反应没有任何问题。

          我的朋友杰夫做过一些关于磺胺类的研究,他认为DMAP可能是一个足够强的碱来形成磺胺,而吡啶则不是。
          “我认为DMAP可能会通过磺胺。它的碱度更接近于NEt3而不是吡啶,在有机溶剂中它甚至可能更碱性:根据维基百科,在MeCN中DMAP的pKb是17.95(不容易找到DMSO值)。TEA在DMSO中是9,而吡啶在DMSO中是3.4。”

    1. 理论上,不,不应该发生什么坏事。在实践中,醛易受空气氧化(在其他副反应中),通常以保护形式保存,直到需要时。

  1. 真的很棒的帖子!不过,有一件小事:在文本中出现了“三氟甲基磺酸”,我认为应该读作“三氟甲烷磺酸”,就像下面这段文字的图片中实际做的那样。

  2. 好吧,你在文章中给出的最后两个例子......有没有可能他们不会遵循上面提到的机制.....就像在第三个例子中,不是E2,而是Sn2 ?? ?

  3. 亲爱的先生,

    我有一个问题,我的化合物是开放的糖分子,我必须有选择性地对伯醇进行tosyylation。我已经尝试了吡啶作为碱,但我不能得到产品。请提出你的建议。

    谢谢

    1. 我将选择性地用三氯酸酯对伯醇进行三酸化,用乙酸酐或TBS保护其他醇,用三氯乙酸去除三硝基,然后用TsCl将伯醇转化为甲苯。

  4. 嗨,谢谢你这么好的解释!有一个问题…如果我在化合物中有另一个羟基已经被三硝基保护,这对自由羟基的mesilation会是一个问题吗?我只需要把甲酰基进一步转化成叠氮化物,因为它是离去基。在此价格期间,需要保持其他主羟基的保护。有什么建议吗?谢谢你!

    1. 问得好。一般来说,烷基磺酰酯不是问题,尽管烯丙基磺酰酯(和甲磺酸酯!!)正如一位著名的有机化学家(BMT)喜欢说的那样,“氯离子是一个坏演员!!”如果你对此很偏执,你可以用Ms2O(甲烷磺酸酐)。

  5. 嗨,詹姆斯

    只是一个问题。如果你的酒精化合物上有胺或巯基,MsCl和TsCl会攻击它们而不是酒精吗?

    谢谢你的工作。

    1. 硫醇和胺(尤其是胺)可与MsCl和TsCl反应。因此,当人们试图合成一个给定的分子时,重要的是只存在一个活性官能团,并通过保护使其他官能团失活。试图选择性地将具有多个不受保护的官能团的分子tosyated或mesyated会浪费大量时间。

      1. 你好,詹姆斯,
        TsCl与醇、胺的反应。你会期望得到相同程度的甲化和离去基吗?哪个更容易与醇或胺反应?

        1. 我对这个问题不太确定。
          如果问题是:“如果一个分子上有一个醇和一个胺,哪个会先和TsCl反应?”
          答案是,胺,在很大程度上因为胺的亲核性要高很多个数量级。
          从氮中去除Ts基团相对困难,因此不建议将其作为保护基团。
          如果你能澄清你的问题,我可以试着用不同的方式回答。

  6. 亲爱的先生,

    我想对伯醇进行选择性甲酰基化反应,但是在我的两个醇官能团中有伯醇和叔醇。

    有时我只能得到选择性的甲酰基化产物。但大多数时候我得到了两个醇的甲酰基化反应。

    你能给点建议吗

  7. 嗨,詹姆斯
    如果吲哚和仲醇是分子的一部分,那么有可能选择性脱水酒精(酒精是吲哚苯环部分的仲芳醇)。

      1. 你好James,谢谢你的回复。
        结构如下所示

        开始Ar-CH (OH) -CH2-CH2(吲哚)
        产品Ar-CH = CH-CH2(吲哚)

        起始Ar-CH(OH)-CH2-CH(-Ar和-吲哚)
        产物Ar-CH=CH-CH(-Ar和-吲哚)
        Ar是芳香环

  8. 你好先生,
    我看了上面的评论,我有一个疑问,为什么三氯酰被用于葡萄糖苷中伯羟基的选择性保护?

  9. 关于酒精保护团体的好文章!我读得很有兴趣因为我正在研究醇的保护反应,然后是取代反应。我正在研究的分子由一个仲醇和一个仲酰胺组成。这个想法是保护醇作为OMs或OTs,使其成为一个更好的离去基,然后与酰胺基反应并关闭结构(环化)形成2,5-取代吡咯烷。
    我想得对吗?根据你的指导,酰胺的NH应该具有足够的亲核性来进行环化,OTs或OMs很容易离开。我还用了吡啶来加速反应。

    结构:CH3-CH (OH) -CH2-CH2-C -NH-R (O)
    其中R通常是一个Ph基或取代的芳香环。

    谢谢你的帮助!

  10. 你好,詹姆斯,

    好文章!

    我发现了一个小问题:这篇文章介绍了Tosylates和Mesylates,它们不仅可以让醇变成好的离去基,还可以让OH变成更好的离去基**,这样我们就可以避免重排和外消旋化的问题**……这到底是怎么发生的?

    根据我的理解,OH转化为OMs/OTs并不能让我们在SN1机制下避免这个问题。

    例如:
    如果用OTs/OMs取代OH基团,假设酒精与HBr通过SN1反应也会导致重排和外消旋,这是正确的吗?

    我之前见过的(Clayden)是把OH变成一个好的离去基,前提是有一个亲核试剂它和强酸不相容。(例如:考虑一种炔的锂衍生物,由所述炔与BuLi脱质子制备;它可以与之前用TsCl/吡啶处理过的酒精反应,生成SN2产物;这不会发生在强酸性环境中,因为炔被重新质子化)。试图上传我引用的反应的图像(也来自Clayden),但找不到方法。

    我认为这可能是一个更好的表达方式;而不是提到避免重排和外消旋化,我认为tosylates和mesylates也不能避免。

    很想听听你的意见!

    奥尔多

    1. 嗨,阿尔多。也许我说得不够清楚。我想说的是,从OH到OTs可以使OH转化为一个良好的离去基,而不需要在这个过程中形成OH2+(以及可能的电离- >重排),就像HBr/HCl的情况一样。
      我并不是说烷基磺基酯不能进行重排。他们可以。
      我只是想说这是一种更温和的方法把醇转化成好的离去基。
      希望这能解释清楚!詹姆斯

  11. 先生,我也在碳水化合物化学方面工作过,但我遇到了一个问题,问题是当我想尝试在开糖中苯基化初醇时,在Py和TsCl的存在下,反应不进行。
    但是,在环糖中,第6次初级酒精的Tosylation存在Py & TsCl,也执行,请先生帮助我关于您的指导,如何做这个初级酒精Tosylation存在二次酒精,其中二次酒精保持不变。但原醇只与甲苯化产物反应转化。
    我将非常感激你。

  12. 嗨,詹姆斯,这是一个伟大的帖子!有个问题,因为甲基的存在甲磺酸不仍然含有酸性氢吗?
    我知道碳没有电负性,但在它的共轭酸中,碳离子的电子对与SO3共振,使共轭酸稳定,而氢是活泼的,有点像一个活跃的氢(我想?)

  13. 的问题。非常感谢你的文章和你的不懈努力,使有机化学易于评估,供人们学习。我有一个问题。如果它是一个好的离去基在酸性环境中。它需要先被质子化吗?因为我在这篇文章里没有看到你谈论这个。非常感谢。

    1. 我不想说“视情况而定”,但这要视情况而定。好的离去基是弱碱。如果提议的离去基在去质子化之前已经是弱碱(例如TsO-),那么质子化就没有必要了。然而,如果这个离去基不是弱碱(如HO-),那么质子化将使它成为一个更好的离去基。

  14. 你好,詹姆斯,
    谢谢你提供这些有趣的信息。我想知道在威斯迈尔反应条件下,甲磺酰基是否稳定?实际上,我想在有甲磺酸保护的醇的情况下进行维尔斯麦尔反应,你们会怎么想?谢谢你!

    1. 我不可能详细回答你的问题,因为你没有提供一个结构。一级OMs会对亲核试剂产生反应,而三级OMs会发生消去。甲酰基并不是一个保护基团。它非常不稳定。我建议您在Ms上浪费时间,使用更健壮的方法。TBS或OBn组有什么问题?

  15. Qestion,
    谢谢你的短信,非常有用。我想知道tosylation alcohol是否可以在水中进行?如果不是,哪种溶剂更好?

  16. 你好,我有一个关于甲磺酸酯和甲磺酸酯参与取代和消除反应的能力的问题。我从相应的仲醇中制备了一种仲甲磺酸酯/甲磺酸酯。在相邻的碳上有一个质子在之前的反应中已经被抽走了。我如何预测SN2 vs E2反应的倾向?这是否完全取决于你讲过的东西比如底物,溶剂,温度,亲核试剂?你能告诉我一些文献吗?我找不到任何有用的方法。

    提前谢谢你。

  17. 从反应混合物中去除多余的三酰氯的最佳方法是什么?我的tosyated产物在色谱上的移动速度与tosyl choride相同。

  18. 吡啶/ DMAP中约有1.2等量的氯化托酰。该产品是一种戊酸甲酯衍生物(所以比其他分子更“Tosylate”,如果你明白我的意思)。色谱在二氧化硅上,以乙酸乙酯/己烷为洗脱剂。我曾尝试使用细分滤纸来消耗多余的三酰氯,这似乎是一个有前途的途径,在色谱法之前。

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