Reazione di Finkelstein: meccanismo, fattori che influenzano la reazione

La reazione di Finkelstein  consente la trasformazione di un alogenuro alchilico in un altro .  Il chimico tedesco Hans Finkelstein   riportò questa reazione nel 1910.
La preparazione di uno ioduro alchilico può essere fatta a partire da un cloruro o bromuro alchilico in presenza di ioduro di sodio o di potassio in acetone:
RX + NaY ⇄ RY + NaX
Dove: X = Cl o Br, Y = I o F

che avviene secondo il meccanismo SN2:

finkelstein

Trattandosi di una reazione SN2 si verifica  un’inversione di configurazione quando il carbonio legato al gruppo uscente è chirale. In condizioni normali tale tipo di reazione non avviene per gli alogenuri arilici che si realizza solo la presenza di ioduro di rame (I) CuI che agisce da catalizzatore e alla temperatura di – 40°C.

La reazione giunge a completezza a causa della diversa solubilità dei sali in acetone: la solubilità del cloruro o del bromuro di sodio in acetone, infatti, è minore rispetto a quella dello ioduro di sodio. Durante la reazione di un cloruro o di un bromuro alchilico con ioduro di sodio in acetone si verifica la precipitazione di NaCl o NaBr . La rimozione del sale fa spostare a destra l’equilibrio secondo il Principio di Le Chatelier.

Fattori che influenzano la reazione

Come tutte le reazioni di sostituzione nucleofila giocano un ruolo fondamentale la nucleofilicità dell’alogenuro, la natura del gruppo uscente, la stabilità del legame carbonio-alogeno presente nel prodotto di reazione, la reattività dell’alogenuro alchilico.

Lo ione F è un cattivo gruppo uscente e forma un legame stabile con il carbonio.

Pertanto è possibile che esso possa sostituire un alogeno presente in un alogenuro alchilico se è presente sotto forma di KF, AgF o HF gassoso con la partecipazione di un etere ciclico per aumentare la solubilità del fluoruro metallico. La reazione di Finkelstein può essere pertanto usata per l’ottenimento di fluoruri alchilici.

Si tenga presente che i bromuri alchilici sono più reattivi dei rispettivi cloruri; gli alogenuri secondari, terziari, vinilici e gli alogenuri arilici sono meno reattivi. Tuttavia la loro reattività può essere aumentata con l’uso di catalizzatori quali ZnCl2, FeCl3 e in solventi come CS2.

I gruppi elettrondonatori presenti nell’alogenuro alchilico aumentano la velocità della reazione, mentre i gruppi elettronattrattori tendono a diminuirne la velocità.

Nella versione modificata della reazione di Finkelstein, un alcol viene dapprima convertito in tosilato o mesilato, che sono entrambi buoni gruppi uscenti, e poi  trattato con un alogenuro metallico per dare l’alogenuro alchilico.

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