導入
ハロホルム反応は、ハロホルム、つまり 3 つの同一のハロゲン原子 (クロロホルム (CHCl 3 )、ヨードホルム (CHI 3 )、ブロモホルム(CHBr 3 ) を持つトリハロゲノメタン) を合成することからなる化学反応です。フルオロホルム (CHF 3 ) は合成できません。この反応によって得られます）、塩基性媒体中でのメチル化ケトン（RC(=O)-CH 3鎖を表す分子）のハロゲン化によって得られます。
歴史的
ハロホルム反応は、そのように記述されている最も古い有機反応の 1 つです。
1822 年、ジョルジュ セルラスは水中でエタノールとジヨウ素および水酸化ナトリウムを反応させ、当時ヨウ化水素酸炭素と呼ばれていたギ酸ナトリウムとヨードホルムを生成しました。 1831 年に、ユストゥス フォン リービッヒは、クロラールと水酸化カルシウムが反応してクロロホルムとギ酸カルシウムを生成することを報告しました。この反応は、1870 年にアドルフ リーベンによって再発見されました。これが、「ヨードホルム テスト」がリーベン ハロホルム反応と呼ばれることがある理由です。ハロホルム反応の歴史的概要は 1934 年に出版されました。
一般的なメカニズム
このメカニズムの最初のステップは、水酸化物イオン (ソーダ、カリなど) との反応による、ジハロゲンの次亜ハロゲン酸イオン(XO –イオン) への変換です。
- X 2 + OH − → XO − + X − + H + (X = Cl、Br、I)
この段階で、メカニズムに対する最初の制限が適用されます。二塩素(Cl 2 )、二臭素(Br 2 )、または二ヨウ素 (I 2 ) で反応が適切に起こる場合、二フッ素(F 2 ) はうまく反応しません。実際、次亜フッ素酸イオン (FO – ) はこの方法で合成するには非常に不安定なので、残りの合成に使用できます。そのため、この反応によるフルオロホルムの合成は不可能です。しかし、第 3 段階の反応に続いて、中間体 R-(C=O)-CF 3から合成することも可能です。
使用する 2 番目の試薬がメチル化ケトンではなく、メチル化ケトンに酸化可能な第 2 級アルコールの場合、これはジハロゲンの存在下で水酸化物イオンによって酸化されます。
第 2ステップは、メチル化ケトンと次亜ハロゲン酸イオンの反応です。
- このステップは、塩基によるメチル基からの水素の除去から始まり、ケトン型とエノラート型の間の互変異性平衡によって安定化されます。
- 次に、エノラートは次亜ハロゲン酸イオンによる求電子攻撃を受けます。
- 次に、一置換ケトンは同じメカニズムをさらに 2 回経て、完全に置換されたメチル化ケトンが得られます。
メカニズムの第 3 段階は、水酸化物イオンによる求核性アシル置換のメカニズムによる CX 3 –イオンの離脱で構成され、誘導効果によって安定化された三置換カルバニオンが形成されます。
最終ステップは、三置換カルアニオンとカルボン酸の間の酸塩基反応で構成され、ハロホルムとカルボン酸イオンが形成されます。
試薬
ハロホルム反応によって反応できる唯一の試薬は、メチル化ケトンと、酸化されてメチル化ケトンになる二級アルコール(イソプロパノールなど) です。使用されるハロゲンは、二塩素 (Cl 2 )、二臭素 (Br 2 )、または二ヨウ素 (I 2 ) ですが、二フッ素 (F 2 ) は使用できません (以下のメカニズムを参照)。
