Si el SOCl2 reacciona con los alcoholes a través del SNi, ¿por qué no lo hace el POCl3?

Question

Un poco de seguimiento a ¿Por qué se prefiere el cloruro de tionilo para preparar cloruros de alquilo a partir de alcoholes? .

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La reacción con $\ce{SOCl2}$ también se utiliza en lugar de $\ce{PCl3}$ y $\ce{PCl5}$ cuando retención de la estereoquímica es necesario. El tricloruro de fósforo y el pentacloruro de fósforo dan lugar a inversión .

El mecanismo procede a través de un $\mathrm{SN_i}$ vía o i a sustitución nucleofílica interna. Este paso se ha resaltado en rojo; un par de iones íntimos $^{[\text{see below}]}$ se indica entre corchetes. La adición de un disolvente nucleófilo como la piridina aumenta considerablemente la inversión con $\ce{SOCl2}$ mediante un ataque al átomo de azufre. El verde marca el bloqueo de la sustitución intramolecular; el azul es para la inversión.

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• Hasta donde yo sé, $\ce{POCl3}$ no se ha visto después de un $\mathrm{SN_i}$ mecanismo (incluso sin piridina). ¿Por qué?

Si es posible, proporcione una razón mecánica cualitativa. Algo que se explique fácilmente por agitando las manos . Independientemente de que este enfoque sea factible, las respuestas cuantitativas (de cálculo) también son muy bienvenidas.

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Referencias sobre la formación de pares de iones íntimos

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• W. A. Hughes, E. D. Cowdrey, C. K. Ingold, S. Masterman, A. D. Scott. The Mechanism of Elimination Reactions. Part 1. Unimolecular Olefin Formation from Alkyl Halides in Bulphur Dioxide and Formic Acid'. Revista de la Sociedad Química , $(1937)$ , 1271 $-$ 1277. DOI: 10.1039/JR9370001271
• E. S. Lewis, C. E. Boozer. The Kinetics and Stereochemistry of the Decomposition of Secondary Alkyl Chlorosulfites'. Revista de la Sociedad Química Americana , $(1952)$ , 74, 308 $-$ 311. DOI: 10.1021/ja01122a005
• D. J. Cram. Studies in Stereochemistry. XVI. Ionic Intermediates in the Decomposition of Certain Alkyl Chlorosulfites'. Revista de la Sociedad Química Americana , $(1953)$ , 75, 332 $-$ 338. DOI: 10.1021/ja01098a024
• C. C. Lee, A. J. Finlayson. Rearrangement In The Reaction Between Thionyl Chloride And $3$ -Methyl- $2$ -Butanol. Revista Canadiense de Química , $(1961)$ , 39(1): 260 $-$ 261. DOI: 10.1139/v61-030
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• M. B. Smith. $(2013)$ . Química Orgánica Avanzada de March: Reacciones, Mecanismos y Estructura , $7$ Edición, págs. 311 y 486 $-$ 487, 490, 598, 1316. ISBN: 978-0-470-46259-1
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Answer 1

El paso en el cuadro rojo está mal. Probablemente se obtiene la disociación para formar un par de iones. El par colapsa rápidamente, lo que lleva al ataque del cloruro sobre el catión antes de que se produzca cualquier disociación o difusión, de modo que se obtiene la retención de la estereoquímica.

Para la cloración basada en el fósforo, este mecanismo de par de iones probablemente no sea favorable, aunque no lo tengo claro por qué esto es lo que hay.

Answer 2

Una vez que el alcohol ataca al SOCl2 el protón del oxígeno es más ácido porque el S es más electronegativo que el P.

Lo que probablemente ocurre es que el R-OH-SOCl tiene un pKa inferior a 5,2 (el pKa del ácido conjugado de la piridina), lo que da tiempo al cloro a realizar un ataque nucleofílico.

Entonces el R-OH-POCl2 debe tener un pKa lo suficientemente cercano a 5.2 como para que el equilibrio resulte en una concentración lo suficientemente baja de R-O-POCl2 desprotonado como para que el Cl- no pueda encontrar ninguno. Como la reacción de eliminación es prácticamente irreversible, todo el R-OH-SOCl se consumirá mucho antes de que el Cl- tenga la oportunidad de encontrar algo con lo que reaccionar .

Answer 3

Descargo de responsabilidad: No tengo citas/referencias de libros sobre esta respuesta. Me enseñaron $S_{N^i}$ mecanismo de esta manera por mi profesor.

Por lo tanto, en cuanto a su pregunta "¿Por qué? $POCl_3$ " no da producto de retención como $SOCl2$ ?"

En primer lugar, estoy de acuerdo con Respuesta de zhe que el paso mostrado en el recuadro rojo es erróneo, ya que si hubiera ocurrido, se habría formado una mezcla racémica o un producto invertido.

El mecanismo contado por mi profesor :

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Como se puede ver, se forma un 4 MCTS cuando el cloro se une a R . Debido a esto, la configuración del centro quiral se mantiene ya que en el MCTS planar, el cloro debe atacar desde el mismo lado donde $-OSO$ hojas.

Sin embargo, este 4 MCTS no se forma en el caso de $POCl_3$ ya que en este estado de Transición, el Fósforo tendría que estar unido para hacer 6 enlaces ( que es super altamente inestable )

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Debido a esto, la configuración no puede ser retenida.