有機合成・芳香族求核置換反応

質問

キサンツレン酸（キノリンの2位を-COOH、4・8位を-OHで置換した化合物）の4位にある-OHを-OMeに置換した化合物（キノロバクチン）を合成する論文を読んでいます。経路の一つとして、

１）POCl3を用いて4位の-OHを-Clに置換し、
２）MeONaを用いてその-Clを-OMeに置換する

という方法が提案されましたが、２）の反応が進行しなかったそうです。その理由として以下のように書いてあります。

When the chloro compound（反応１の生成物） is treated with sodium methylate, the first reaction occured at the carboxylic acid developing a delocalised negative charge which imped a second approach of a negatively charged species i.e. the methylate ion in the key aromatic nucleophilic substitution step.

この文の意味がよくわかりません。カルボキシル基が負電荷を引き寄せて負に帯電するため、求核試薬のMeO-が接近できないということでしょうか？

あと、１）の反応の際、4位の-OHのみ置換するのはなぜでしょうか？（キサンツレン酸の8位の-OHはPOCl3処理で変化しないと書いてあります。）

回答どうぞ宜しくお願い致します。

回答No.1

noname#62864 · ベストアンサー

はじめの部分は、-COOHの部分がCH3ONaとの反応によって-COONa(あるいは-COO^-)になり、そこに負電荷が生じるために、結果的に環の電子密度も増大し、求核置換を起こしにくくなるということでしょう。
つまり、CH3ONaよりも、-COOHの方が強酸なのでこのようになります。ただ、"imped"の意味が分かりません。ミスタイプでしょうか。

後半の部分に関して考えておかねばならないのは、POCl3などによってClに変換されるOHというのは、基本的にアルコール性のOHであり、フェノールでは起こりません。式の上では４位のOHもフェノール性に見えますが、N原子やカルボキシル基の影響でアルコール的な性質になっているためにClで置換されたということでしょう。ある意味、例外的ともいえます。

補足

ご回答ありがとうございます！図の意味が大変よくわかりました。”imped”は”妨げる”という意味らしいです。

POCl3はアルコールに反応する試薬なのですね。もう１点気になる点を書きます。この論文では他のクロロ化剤としてSOCl2を使っていますが、この試薬では4位の-OHとカルボキシル基の-OHが-Clに置換されています。8番の-OHはそのままなのですが、フェノール性の-OHは置換が難しいのでしょうか。

回答No.6

auiao

w-palaceさん、ありがとうございました。てっきりカルボン酸の方がハロゲン化されやすいと勘違いしておりました。woo2828さん、割り込み失礼しました。

回答No.5

noname#62864

補足します。
一般論として、アルコールの方がカルボン酸よりもハロゲン化されやすいです。
したがって、条件を適当に選べれば、アルコールの方のみをハロゲン化することは可能だと思います。
ただ、実際にPOCl3を使った場合に、アルコールのみが塩素化されたかどうかについてはわかりませんが、論文にそのように書かれていないのであれば、アルコールのみが反応したのだと思います。
実は、私もそのことに関しては少し疑念を持ったのですが、アルコールのみが反応したと考えた方が、つじつまが合う（negatively charged speciesの部分）と思いました。

また、深読みのし過ぎかもしれませんが、the chloro compoundと表現されており、dichlorocompoundとされていないことも上記の判断と矛盾しません。

そうは言っても、絶対に酸塩化物になっていないかと問いつめられると自信はありません。もしかすると、はじめに酸塩化物が生じて、それが後処理の際に加水分解されて、カルボン酸になったのかもしれませんね。

お礼

詳しくご説明いただきどうもありがとうございました！参考にさせていただきます。

回答No.4

auiao

＃３です。私の知りたいのもまさにそこです。酸クロからエステルの合成はしたことがありませんが、カルボン酸のアミド化は氷浴中でPOCl3と反応させ酸クロを生成させた後アミンを入れて行ったことはあります。なのでNaOMeを入れたらメチルエステルとNaClが生成すると思い、カルボン酸のままでいるというのが不思議だったので質問させていただきました。

もし、よろしければ＃２さんの補足のお礼にこの疑問を送っていただけないでしょうか。w-palaceさんなら答えていただけると思いますのでよろしくお願いします。

本来の質問から外れまして申し訳ありません。

回答No.3

auiao

割り込み質問で申し訳ありませんが、POCl3で反応させたとき、2番目のMeONaではNa塩ができるのでしょうか？POCl3とSOCl2ともに酸塩化物ができてエステルが生じるように思うのですが。woo2828さんかw-palaceさんかお教えいただければ幸いです。

補足

文献では、POCl3では4位だけ置換されたと書いてありました。

カルボキシル基の－OHの置換はどうなのでしょう？

お教えいただけると幸いです。

回答No.2

noname#62864

補足です。
SOCl2の件は、そのとおりです。この試薬はアルコールをハロゲン化アルキルに変換したり、カルボン酸を酸塩化物に変換するのに用いられます。フェノール性のOHを直接ハロゲンに変えるのは簡単ではありません。