スワーツ反応

塩化アルキルまたは臭化アルキルからフッ化アルキルを作るには、スワーツ反応が一般的に使用されます。重金属フッ化物の存在下で塩化/臭化アルキルを加熱すると、これが達成されます（例えば、フッ化銀またはフッ化水銀）。フッ化ナトリウムやフッ化カリウムを使用すると反応は進行しますが、収率は大幅に低下します。 Frederic Jean Edmond Swarts は、1892 年にこの現象を最初に報告しました。Swats フッ素化は、swarts 反応の別名です。塩素は、酸化状態が +5 であるアンチモン塩の存在下で三フッ化アンチモンを使用する Swarts フッ素化で、有機化合物中のフッ素で最も一般的に置き換えられます。

スワーツ試薬

三フッ化アンチモン (SbF3) は、アンチモンの酸化状態が +5 である Sb 塩の存在下で塩素をフッ素に置き換えるために一般的に使用されます。 (SbCl5) Swarts 試薬は、三フッ化アンチモン (SbF3) と塩素 (Cl2) の混合物です。

スワーツ反応のメカニズム

Swarts 反応のメカニズムは単純明快です。金属フッ素結合が切断され、新しい炭素-フッ素結合が生成されます。金属は、置換された塩素または臭素原子との接続を作成しました。 Swarts 試薬は、三フッ化アンチモンと塩素の混合物です。スワーツの法則によれば、フッ素化後に生成されるフッ化物は、同等の塩化物よりも沸点が低くなります。

塩素化炭化水素は、金属フッ化物と結合してフッ素化炭化水素を形成することもできます。

その結果、Swarts フッ素化を使用して、塩化アルキル/臭化アルキルの塩素または臭素をフッ素で完全に置き換えることができます。反応の変種は、フレオンの形成に重要です。このバリエーションでは、アンチモン塩の存在下（触媒量）で無水フッ化水素をフッ素化し、アンチモンの酸化レベルは+3および+5です。

アプリケーション

フィンケルシュタイン反応

フィンケルシュタイン反応は、1 つのハロゲン原子が別のハロゲン原子に置き換えられる SN2 反応 (置換求核性二分子反応) です。ドイツの化学者ハンス・フィンケルシュタインにちなんで名付けられました。これは平衡反応ですが、ハロゲン化物塩の溶解度の違いを利用するか、十分な量のハロゲン化物塩を利用することで加速できます。

方法

標準的なフィンケルシュタイン反応では、塩化アルキルまたは臭化アルキルをヨウ化ナトリウムのアセトン溶液で処理してヨウ化アルキルに変換します。塩化ナトリウムや臭化ナトリウムとは異なり、ヨウ化ナトリウムはアセトンに溶解します。溶解度の低い NaCl または NaBr の沈殿により、質量作用が生成物への反応を促進します。

分析の用途

ハロゲン化アルキルがフィンケルシュタイン反応を起こす容易さは、かなり異なります。この反応は、第一ハロゲン化物（ネオペンチルを除く）、特にアリル、ベンジル、および-カルボニルハロゲン化物に有効です。二次ハロゲン化物は、一次ハロゲン化物よりもはるかに反応性が低くなります。置換された場合に同じ生成物を生成するヨウ化アルキルを除いて、ビニル、アリール、および第三級アルキルハライドは非反応性です。その結果、アセトン中の NaI の反応を使用して、定性試験を使用して、未知のハロゲン化アルキルが前述のどのクラスに属するかを判断できます。

Swarts と Finkelstein 反応:違い

ハロゲン化アルキルの合成は、フィンケルシュタイン反応とスワーツ反応の両方に関連しています。新しいハロゲン化アルキルを生成する有機化合物 (または有機化合物と無機化合物) 間のハロゲン化物の交換は、これらの反応によって記述されます。フィンケルシュタイン反応とスワーツ反応の主な違いは、フィンケルシュタイン法ではヨウ化アルキルが生成されるのに対し、スワーツ反応ではフッ化アルキルが生成されることです。一次ハロゲン化物、二次ハロゲン化物、ハロゲン化アリル、およびハロゲン化ベンジルはすべて、フィンケルシュタイン反応の許容可能な反応物ですが、三次反応、ビニル、およびハロゲン化アリールは許容されません。塩化アルキルまたは臭化アルキル、ならびにフッ化ア​​ンチモンなどのフッ素化剤は、スワーツ反応の反応物です。

結論

ハロゲン化アルキルの合成は、Finkelstein および Swarts 反応に関連しています。新しいハロゲン化アルキルを生成する有機化合物 (または有機化合物と無機化合物) 間のハロゲン化物の交換は、これらの反応によって記述されます。フィンケルシュタイン反応とスワーツ反応の主な違いは、フィンケルシュタイン法ではヨウ化アルキルが生成されるのに対し、スワーツ反応ではフッ化アルキルが生成されることです。

関連ページ