カルボン酸塩化物

カルボン酸塩化物：反応性と合成法

カルボン酸塩化物 (アシルクロライド) は、有機化学において重要な中間体として広く用いられる化合物です。一般式 R-C(=O)-Cl で表され、カルボン酸のカルボキシル基 (-COOH) の水酸基 (-OH) が塩素原子 (-Cl) に置換された構造を有します。カルボン酸に比べて反応性が著しく高く、求電子剤として様々な求核剤と容易に反応します。この高い反応性が、カルボン酸塩化物を多様な化合物の合成に役立てる鍵となっています。

反応性

カルボン酸塩化物の高い反応性は、カルボニル基の炭素原子が求電子性が高まっていること、そして塩素原子が良好な脱離基として働くことによるものです。そのため、求核剤（電子対を供与する試薬）との反応が容易に進行します。

代表的な反応としては、以下のものが挙げられます。

エステル合成: アルコールと反応してエステルを生成します。
アミド合成: アミンと反応してアミドを生成します。
カルボン酸無水物合成: カルボン酸塩と反応してカルボン酸無水物を生成します。
加水分解: 水と反応してカルボン酸と塩酸を生成します。この反応は空気中の水分でも進行するため、カルボン酸塩化物は無水条件下で取り扱う必要があります。
グリニャール試薬との反応: グリニャール試薬と反応してケトン、さらに三級アルコールを生成します。有機銅化合物や有機カドミウム化合物を用いることで、ケトン段階で反応を停止させることができます。
フリーデル・クラフツのアシル化反応: フリーデル・クラフツ反応におけるアシル化剤として作用し、芳香族化合物をアシル化します。
ローゼムント還元: 水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤を用いると、アルデヒドに還元されます。
アーント・アイシュタート合成: ケトン合成に用いられます。

芳香族カルボン酸塩化物は、脂肪族カルボン酸塩化物に比べて反応性が低いため、より厳しい反応条件を必要とします。

危険性

カルボン酸塩化物は非常に反応性が高いため、取り扱いには細心の注意が必要です。特に、空気中の水分と容易に反応して塩化水素 (HCl) を発生するため、催涙性を示し、目に深刻な損傷を与える可能性があります。また、皮膚や粘膜を刺激する可能性も高く、適切な保護具を着用して取り扱うことが重要です。

合成法

カルボン酸塩化物は、一般的にカルボン酸を出発物質として合成されます。代表的な合成法には以下のようなものがあります。

塩化チオニル (SOCl2) を用いる方法: カルボン酸と塩化チオニルを反応させることで、塩化水素 (HCl)、二酸化硫黄 (SO2)、およびカルボン酸塩化物が生成されます。N,N-ジメチルホルムアミド (DMF) を触媒として用いると反応が促進されます。生成するHClとSO2は気体であるため、容易に除去できます。
三塩化リン (PCl3)、五塩化リン (PCl5) を用いる方法: カルボン酸と三塩化リンまたは五塩化リンを反応させることで、カルボン酸塩化物とリン酸クロリドが得られます。
塩化スルフリル (SO2Cl2) を用いる方法: カルボン酸と塩化スルフリルを反応させると、カルボン酸塩化物、二酸化硫黄、塩化水素が得られます。
塩化オキサリル ((COCl)2) を用いる方法: カルボン酸と塩化オキサリルを反応させ、カルボン酸塩化物、一酸化炭素、二酸化炭素、塩化水素が生成します。
* 塩化水素を発生しない方法: トリフェニルホスフィンと四塩化炭素を用いる方法など、塩化水素を発生させない合成法も存在します。2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジンを用いる方法も知られています。

これらの合成法において、反応条件や使用する試薬を適切に選択することで、目的とするカルボン酸塩化物を高収率で合成することができます。

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