塩化アシル

有機化学において、アシルクロリド（または酸塩化物）は、官能基−C(=O)Clを持つ有機化合物です。化学式は通常R−COClと表記され、R は側鎖です。これらはカルボン酸（R−C(=O)OH ）の反応性誘導体です。アシルクロリドの具体例としては、塩化アセチル、CH ₃ COClが挙げられます。アシルクロリドは、アシルハライドの最も重要なサブセットです。

アシルクロリド部分が優先される場合、アシルクロリドは、親カルボン酸の名前を取り、-ic 酸を-yl クロリドに置き換えることによって命名されます。つまり、

酢酸(CH ₃ COOH ) → 塩化アセチル(CH ₃ COCl )

安息香酸(C ₆ H ₅ COOH ) → 塩化ベンゾイル( C ₆ H ₅ COCl )

酪酸(C ₃ H ₇ COOH ) → 酪酸塩化物(C3H7 COCl )

(特異なことに、いくつかの慣用名では、- オイル クロリドが- 酸に置き換えられます。 たとえば、ピバリン酸はピバリン酸クロリドになり、アクリル酸はアクリルオイル クロリドになります。 ピバリル クロリドやアクリル クロリドという名前はあまり一般的ではありませんが、より論理的であると言えます。)

他の官能基が優先される場合、塩化アシルは接頭辞として扱われる -クロロカルボニル- : ^[1]

酢酸 (CH ₃ COOH) → (クロロカルボニル)酢酸 ( ClOC CH ₂ COOH)

塩化アシルは水素結合を形成する能力がないため、類似のカルボン酸よりも沸点と融点が低くなります。たとえば、酢酸の沸騰温度は 118 °C ですが、塩化アセチルの沸騰温度は 51 °C です。ほとんどのカルボニル化合物と同様に、赤外分光法では 1750 cm ⁻¹付近に吸収帯が現れます。

最も単純な安定な塩化アセチルは塩化アセチルである。塩化ホルミルは室温では安定ではないが、-60℃以下で調製することができる。^{[2] [3]}

アシルクロリドは加水分解（水と反応）して対応するカルボン酸と塩酸を形成します。

${\displaystyle {\ce {RCOCl + H2O -> RCOOH + HCl}}}$

塩化アセチルの工業的製造法は、無水酢酸と塩化水素の反応である：^[5]

${\displaystyle {\ce {(CH3CO)2O + HCl -> CH3COCl + CH3CO2H}}}$

プロピオニルクロリドはプロピオン酸とホスゲンの塩素化によって生成される：^[6]

${\displaystyle {\ce {CH3CH2CO2H + COCl2 -> CH3CH2COCl + HCl + CO2}}}$

ベンゾイルクロリドはベンゾトリクロリドの部分加水分解によって生成される：^[7]

${\displaystyle {\ce {C6H5CCl3 + H2O -> C6H5C(O)Cl + 2 HCl}}}$

同様に、ベンゾトリクロリドはカルボン酸と反応して酸塩化物になります。この変換は、1,4-ビス(トリクロロメチル)ベンゼンからテレフタロイルクロリドを生成する反応で行われます。

${\displaystyle {\ce {C6H4(CCl3)2 + C6H4(CO2H)2 -> 2 C6H4(COCl)2 + 2 HCl}}}$

実験室では、アシルクロリドは一般的にカルボン酸を塩化チオニル（ SOCl 2 _）で処理することによって製造される。^[8]この反応はジメチルホルムアミドやその他の添加剤によって触媒される。^{[9] [10]}

塩化チオニル^{[11]は副生成物（HCl、} SO2）がガスであり、沸点が低い（76℃）ため残留塩化チオニルを容易に除去できるため、 _適切な試薬である。

三塩化リン（PCl ₃）は人気があるが^[12]、過剰な試薬が必要となる。^[9] 五塩化リン（PCl ₅）も効果的であるが^{[13] [14]} 、移行する塩化物は1つだけである。

${\displaystyle {\ce {RCO2H + PCl5 -> RCOCl + POCl3 + HCl}}}$

もう一つの方法は、塩化オキサリルを使用する方法です。

${\displaystyle {\ce {RCO2H + ClCOCOCl ->[DMF] RCOCl + CO + CO2 + HCl}}}$

この反応はジメチルホルムアミド（DMF）によって触媒され、これが塩化オキサリルと反応してヴィルスマイヤー試薬（イミニウム中間体）を与え、これがカルボン酸と反応して混合イミノ無水物を形成する。この構造は遊離した塩化物とアシル置換反応を起こし、酸無水物を形成し、再生されたDMF分子を放出する。^[10]塩化チオニルと比較すると、塩化オキサリルはより高価であるが、より穏やかな試薬であり、したがってより選択的である。

酸塩化物は塩化物源として使用することができる。^{[15]例えば、塩化アセチルは}塩化ベンゾイルと酢酸 の混合物から蒸留することができる。^[9]

${\displaystyle {\ce {CH3CO2H + C6H5COCl -> CH3COCl + C6H5CO2H}}}$

HClを形成しない他の方法としては、アペル反応が挙げられる: ^[16]

${\displaystyle {\ce {RCO2H + Ph3P + CCl4 -> RCOCl + Ph3PO + HCCl3}}}$

もう一つは塩化シアヌルの使用である：^[17]

${\displaystyle {\ce {RCO2H + C3N3Cl3 -> RCOCl + C3N3Cl2OH}}}$

アシルクロリドは反応性が高く、用途の広い試薬です。^{[18]アシルクロリドは、酸}無水物、エステル、アミドなどの他のカルボン酸誘導体よりも反応性が高いです。

アシルクロリドは加水分解されてカルボン酸を生成します。

この加水分解は、意図的なものではなく、通常は迷惑なものです。

酸塩化物は、アミド、エステル、無水物の製造に有用である。これらの反応は、望ましくない塩化物を生成する。酸塩化物は、それぞれカルボン酸、アミン、またはアルコールの塩と反応させることにより、酸無水物、アミド、およびエステルを製造するために使用される。

酸ハロゲン化物は最も反応性の高いアシル誘導体であり、他のいずれにも容易に変換できます。酸ハロゲン化物はカルボン酸と反応して無水物を形成します。酸と酸塩化物の構造が異なる場合、生成物は混合無水物です。まず、カルボン酸が酸塩化物 ( 1 ) を攻撃して四面体中間体2 を生成します。四面体中間体が崩壊し、塩化物イオンを脱離基として放出し、オキソニウム種3を形成します。脱プロトン化により、混合無水物4と、同等の HCl が生成されます。

アルコールとアミンは酸ハロゲン化物と反応して、それぞれエステルとアミドを生成する。この反応は正式にはショッテン・バウマン反応として知られている。^{[19]酸ハロゲン化物は水の存在下で加水分解されてカルボン酸を生成するが、カルボン酸は典型的には酸ハロゲン化物の合成に使用されるため、このタイプの反応はほとんど有用ではない。酸ハロゲン化物との反応のほとんどは、副産物として生成されるハロゲン化水素酸を中和するために、}ピリジンなどの非求核性塩基の存在下で行われる。

アシルハライドのアルコール分解（アルコキシ脱ハロゲン化）は、_SN 2機構（図10）を介して進行すると考えられている。^[20] ⁠ しかし、高極性溶媒中では、機構は四面体またはSN 1になることもある[ ₂₁ ] ^⁠（SN ₂反応は協奏反応であるのに対し、四面体付加脱離経路は識別可能な中間体を伴います）。^[22]

ピリジンやN,N-ジメチルホルムアミドなどの塩基は、アシル化を触媒する。^{[14] [10]}これらの試薬は、求核触媒機構を介してアシル塩化物を活性化する。アミンはカルボニル結合を攻撃し、おそらく^[23] ⁠ まず一時的な四面体中間体を形成し、次に脱離基の置換によって第四級アシルアンモニウム塩を形成する。この第四級アシルアンモニウム塩は、アルコールや他の求核剤による攻撃を受けやすい。

2相（アミンの場合は水性、塩化物の場合は有機）の使用はショッテン・バウマン反応と呼ばれます。この方法は、いわゆるナイロンロープトリックを介してナイロンを製造する際に使用されます。^[24] ⁠

酸ハロゲン化物は、グリニャールやエノラートなどの炭素求核剤と反応するが、生成物の混合物も生じることがある。炭素求核剤は最初に酸ハロゲン化物と反応してケトンを生成するが、ケトンも求核攻撃を受けやすく、第三級アルコールに変換される可能性がある。例えば、塩化ベンゾイル（1）をメチルマグネシウムブロミド（MeMgBr）などのグリニャール試薬の2当量で処理すると、2-フェニル-2-プロパノール（3）が優れた収率で得られる。アセトフェノン（2）はこの反応の中間体であるが、生成後すぐに2当量のMeMgBrと反応するため、単離することは不可能である。^[25]

他のほとんどの炭素求核剤とは異なり、リチウムジアルキル銅酸塩（ギルマン試薬とも呼ばれる）は、酸ハロゲン化物に一度だけ付加してケトンを与えることができる。しかし、酸ハロゲン化物とギルマン試薬の反応は求核アシル置換反応ではなく、ラジカル経路で進行すると考えられている。^[26]ワインレブケトン合成法も、酸ハロゲン化物をケトンに変換するために使用できる。この反応では、酸ハロゲン化物はまずワインレブアミドとして知られるN-メトキシ-N-メチルアミドに変換される。グリニャール試薬や有機リチウム試薬などの炭素求核剤がワインレブアミドに付加すると、金属はカルボニルおよびN-メトキシ酸素によってキレート化され、それ以上の求核付加が防止される。^[27]

グリニャール試薬などの炭素求核剤は、アシル塩化物をケトンに変換し、これが次に第2当量の攻撃を受け、第3級アルコールを生成します。アシルハロゲン化物と特定の有機カドミウム試薬との反応は、ケトン段階で停止します。^[28]ギルマン試薬 との反応でもケトンが得られ、これらのリチウム二有機銅化合物の求核性が低いことを反映しています。^[14]

アシルクロリドは水素化アルミニウムリチウムと水素化ジイソブチルアルミニウムによって還元され、第一級アルコールを与える。かさ高い水素化物供与体であるトリ-tert-ブトキシアルミニウムリチウムは、パラジウム触媒上で水素ガスを使用するローゼンマント還元と同様に、アシルクロリドをアルデヒドに還元する。 ^[29]

フリーデル・クラフツアシル化反応では、酸ハロゲン化物が求電子芳香族置換反応の求電子剤として作用する。塩化亜鉛（ZnCl ₂）、塩化鉄（III）（FeCl ₃）、塩化アルミニウム（AlCl ₃ ）などのルイス酸は、酸ハロゲン化物上のハロゲンに配位し、活性化芳香族環による求核攻撃に向けて化合物を活性化する。特に電子豊富な芳香族環の場合、反応はルイス酸なしで進行する。^{[30] [12] [14]}

厳しい条件と中間体の反応性のため、この非常に有用な反応は、面倒で環境にも優しくない傾向があります。

アシルクロリドは低原子価金属中心と反応して遷移金属アシル錯体を生成する。例としては、塩化アセチルをバスカ錯体に酸化的に付加して、四角平面状のIr(I)を八面体状のIr(III)に変換する反応が挙げられる。^[31]

${\displaystyle {\ce {IrCl(CO)(PPh3)2 + CH3COCl -> CH3COIrCl2(CO)(PPh3)2}}}$

低分子量の塩化アシルは催涙剤であることが多く、水、アルコール、アミンと激しく反応します。