以磺酸酯基為離去基的取代反應Sulfonate Esters as Leaving Groups for Substitution Reaction

有機化學的基礎268

1.     「磺酸酯基sulfonate esters」的反應，非常像「鹵烷」的SN1和SN2反應。

2.     最常見的二種「磺酸酯基」是「甲基磺酸酯 methanesulfonate ester」和「對甲苯磺酸酯 p-toluenesulfonate ester」，又稱為「甲磺酸酯mesylate ester」（簡寫成OMs和OTs）和「甲苯磺酸酯 tosylate ester」。

3.     在弱鹼（例如吡啶pyridine或三乙胺 tri-ethylamine）中，讓「醇」與「磺酰氯」反應，就能製備出以上這些「酯」：

4.     特別留意，在這些反應中，「醇」的「碳－氧」鍵沒有斷裂。

5.     因此(R)-2-丁醇 (R)-2-butanol的立體化學的「絕對組態」，反應成產物「甲磺酸酯 mesylate ester」時，組態沒改變，這個反應的產物是(R)-2-丁基甲烷磺酸 (R)-2-Butylmethane sulfonate。

6.     把「醇」轉換成「磺酸酯」，然後「磺酸酯」再與「氫氧根離子」反應成「醇」。乍看之下，化合物好像沒有什麼改變。

7.     在反應系列步驟中，「(R)-2-丁醇 (R)-2-butanol」產生的中間產物「磺酸酯」是「R絕對組態」，跟反應物「醇」一樣。

8.     然而，這個「酯」與「氫氧根離子」的SN2反應會造成分子「組態翻轉」，形成產物 「(S)-2-丁醇 (S)-2-butanol」。

9.     經由「磺酸酯」的參與，「對掌性的醇」在系列反應步驟後會產生「組態翻轉」的產物：

10. 「磺酸酯」可用「威廉森醚合成法」製備，舉例來說，「二正丙基醚 di-n-propyl ether」可用「正丙醇 n-propanol」製備。

11. 「正丙醇」與「鈉」反應產生「正丙醇離子 n-propoxide」，然後「正丙醇離子」與「磺酰氯 tosyl chloride」產生「正丙基磺酸酯 n-propyl tosylate」。這二個反應物結合進行SN2取代反應，產生「二正丙基醚 di-n-propyl」。

n   翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》