芬克爾斯坦反應

芬克爾斯坦反應，以德國化學家漢斯·芬克爾斯坦（Hans Finkelstein）^[1] 的名字命名。它是一種通過S_N2機理進行的鹵素交換反應。此反應是平衡反應，但可以使用遠遠過量的鹵化物，或利用鹵化物在溶劑中溶解度的不同，而使反應向一方進行。

概要

經典的 Finkelstein 反應是在丙酮中用碘化鈉將氯代烴或溴代烴轉變為碘代烴的反應。試劑碘化鈉可溶於丙酮，但反應生成的氯化鈉或溴化鈉卻是不溶的，會從反應液中沉澱出來，從而促使氯／溴代烴不斷地轉化為碘代烴。例如，溴乙烷經過反應，可以轉化為碘乙烷：

{\rm {\ CH_{3}CH_{2}Br}}

_(丙酮)

{\rm {\ \ +NaI}}

_(丙酮)

{\rm {\ \ \rightarrow CH_{3}CH_{2}I}}

_(丙酮)

{\rm {\ \ +NaBr}}

_(固)

亦可用碘化鉀、碘化鈣、碘化鋁代替碘化鈉。反應在丙酮或乙醇或水中進行。

溴代烴比氯代烴容易發生取代反應。一級鹵代烴活性高於二級；二級鹵代烴又高於三級。烯丙基、苄基和α-鹵代羰基化合物效果也較好。但乙烯基、芳基和三級鹵代烴一般不反應。下表給出了一些鹵代烴與碘化鈉在丙酮中和溫度60°C下的反應速率：^[2]^[3]

Me-Cl	Bu-Cl	i-Pr-Cl	t-BuCH₂-Cl	CH₂=CH-CH₂-Cl	PhCH₂-Cl	EtOC(O)CH₂-Cl	MeC(O)CH₂-Cl
179	1	0.0146	0.00003	64	179	1600	33000

此反應也用於指將伯醇或仲醇通過與磺醯氯反應形成磺酸酯，再轉為鹵代烷的反應。磺酸根離子是很好的離去基團，因此磺酸酯比醇更容易進行親核取代，用這種反應得到的鹵代烷純度很好。例如此反應用於 Chrysochlamic acid 的製取：^[4]

鹵交換反應（Halex reaction，HALogen EXchange），是指連有吸電子基的氯代芳烴與氟化鉀在極性溶劑（如DMF、DMSO）中和高溫下反應，氯被氟取代。^[5]

^ Hans Finkelstein. Darstellung organischer Jodide aus den entsprechenden Bromiden und Chloriden. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft: 1528–1532. doi:10.1002/cber.19100430257.
^ Streitwieser, A. Solvolytic Displacement Reactions at Saturated Carbon Atoms. Chem. Rev. 1956, 56: 571. doi:10.1021/cr50010a001.
^ Bordwell, F. G.; Brannen, W. T. The Effect of the Carbonyl and Related Groups on the Reactivity of Halides in S_N2 Reactions. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86: 4645. doi:10.1021/ja01075a025.
^ Maloney, D. J.; Hecht, S. M. A Stereocontrolled Synthesis of δ-trans-Tocotrienoloic Acid. Org. Lett. 2005, 7: 4297. doi:10.1021/ol051849t.
^ G. C. Finger, C. W. Kruse. Aromatic Fluorine Compounds. VII. Replacement of Aromatic -Cl and -NO₂ Groups by -F^1,2. J. Am. Chem. Soc. 1956, 78 (23): 6034–6037. doi:10.1021/ja01604a022.