塩化パラトルエンスルホニル

塩化パラトルエンスルホニル (p-toluenesulfonyl chloride)

概要

塩化パラトルエンスルホニル、一般にトシルクロライド（TsCl）と呼ばれるこの化合物は、有機合成において広く使用される試薬です。その主な役割は、ヒドロキシ基をスルホニル化することでパラトルエンスルホニル基を導入し、反応性を向上させることです。トシル基は、スルホニル化の過程で生成される導入基であり、阻害要因として機能します。

合成と物理的特性

塩化パラトルエンスルホニルは、トルエンとクロロスルホン酸を反応させることで合成されます。この反応によって得られるのは、無色の固体であり、特有の刺激臭を持っています。

化学反応式は次の通りです：

$$\text{CH}_3\text{C}_6\text{H}_5 + \text{ClSO}_3\text{H} \rightarrow \text{p-CH}_3\text{C}_6\text{H}_4\text{SO}_2\text{Cl} + \text{H}_2\text{O}$$

塩化パラトルエンスルホニルは、加水分解の影響を受け、水と反応してパラトルエンスルホン酸と塩化水素に変わる性質があります。特に、水がアルカリ性であると、加水分解の速度が増すため注意が必要です。

用途

この化合物は、アルコールのヒドロキシ基をスルホニル化する際に使用され、様々な基が存在する場合に利用されます。一般的に使用される塩基にはピリジンやN,N-ジメチル-4-アミノピリジン（DMAP）、ナトリウム水酸化物（NaOH）などが含まれ、反応の収率は概ね満足のいくものとなります。

反応式としては以下のように表されます：

$$\text{ROH} + \text{TsCl} + \text{C}_5\text{H}_5\text{N} \rightarrow \text{ROTs} + \text{C}_5\text{H}_5\text{N} \cdot \text{HCl}$$

ここで生成されるトシル化合物は、スルホナートアニオンが良好な脱離基として機能するため、求核置換反応や脱離反応における活性が高まります。この性質を利用して、二種類の異なるアルコールから非対称エーテルの合成が行われることがあります。

この反応は以下のように示されます：

$$\text{ROTs} + \text{R'}\text{OH} + \text{Base} \rightarrow \text{ROR'} + \text{Base} \cdot \text{TsOH}$$

さらに、アミノ基のトシル化にも利用されます。以下の反応がその例です：

$$\text{RNH}_2 + \text{TsCl} + \text{Base} \rightarrow \text{RNH}\text{-Ts} + \text{Base} \cdot \text{HCl}$$

製造手法

塩化パラトルエンスルホニルは、トルエンのクロロスルホン化でも生成されます。これにより、サッカリン合成などの前駆体としても使用される塩化オルトトルエンスルホニルが副生成物として得られ、研究目的で安価に手に入ります。

反応式は次のとおりです：

$$\text{CH}_3\text{C}_6\text{H}_5 + \text{SO}_2\text{Cl}_2 \rightarrow \text{CH}_3\text{C}_6\text{H}_4\text{SO}_2\text{Cl} + \text{HCl}$$

結論

塩化パラトルエンスルホニルは、そのユニークな特性により、有機合成化学の分野で重要な役割を果たしています。様々な反応において、ヒドロキシ基やアミノ基のスルホニル化を行うことで、より複雑な分子を設計するための基盤を提供します。

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