Finkelstein反應

鹵代烷或脂肪磺酸酯與金屬鹵代物（e.g. KF, KI）通過SN2 反應進行平衡交換得到另一種鹵代物的反應被稱為Finkelstein反應。19世紀中葉 W.H. Perkin第一次報道了鹵交換反應，一直到幾十年后的1910年，H. Finkelstein才系統的研究了此反應。 Finkelstein發現各種氯代烷烴或溴代烷烴（ 1°, 2°, 3°, 芐基, 等等）在15 wt % 的 丙酮溶液中回流，會高產率的得到相應的碘代烷烴。但各種底物的反應時間相差很大，伯、烯丙基、芐基鹵代烴反應時間最短，叔鹵代烴反應時間最長。

Finkelstein反應是一種平衡過程，主要利用了各種NaX在有機溶劑 (acetone, 2-butanone, etc.)中的溶解度的不同控制反應方向。NaI在丙酮中溶解度很好，而 NaBr和 NaCl溶劑度很低。因此，根據Le Chatelier原則，鹵交換平衡的轉移方向是：NaBr和NaCl沉淀形成的方向移動。

時至今日，Finkelstein反應還是一種非常重要的由氯代烷烴，溴代烷烴，磺酸酯制備碘代烷烴的方法。其他鹵化化合物，如α-鹵化酮和酸也可以很容易地進行此反應。此反應有很多改進法：一、固相負載的KI參與反應，可以避免使用大量過量的KI；二、微波高壓條件下反應，可以明顯的加快反應速率；三、即使在小極性非質子溶劑中，也可以用親脂性季銨鹽(TBAF)制備氟代烴；四、在偶極非質子溶劑中，用KF/18-crown-6也可以將其他鹵代烴轉化為氟代烴；五、可以利用TMSI可以將氟代烴的中氟置換為碘；六、在各種Lewis酸(AlMe3、ZnCl2、FeCl3等)存在下，用NaI/CS2處理大位阻的仲、叔烷基鹵化物可轉化為碘代烴。七、在離子液體中進行此反應，也取得了很好的效果。

反應機理

此反應為S N 2反應機理，為可逆反應，影響反應平衡移動方向的因素有：金屬鹵代物的鹵離子的親核性，好的離去基團和金屬鹵代鹽在反應溶劑中的溶解度。比如，利用KF制備氟代烷烴的反應，是因為C-F鍵穩定氟離子的離去性較低。氟代烷烴由于穩定性較好，很少作為底物參與反應。

通常情況下，反應中要加入過量的金屬鹵代鹽。對于晶格能較高的金屬鹵代鹽，需要加入冠醚促進反應。

反應實例

【 Chem.-- Eur. J. , 2001 , 7, 4107-4116】

【 Org. Lett. 2001 , 3, 2061-2064】

【 J. Am. Chem. Soc. , 2001 , 123, 11586-11593 】

【 J. Org. Chem. , 2002 , 67, 764-771】

【 Synlett, 2012, 23, 2663-2666】

【Org. Lett., 2008, 10, 733-735】

【Tetrahedron, 2004, 60, 10943-10948】

【 Org. Lett. , 2017 , 19, 3342-3345】

參考資料

一、 Strategic Applications of Named Reactions in OrganicSnthesis, László Kürti and Barbara Czakó, Finkelstein reaction ，page 170-171.

二、Organic Chemistry Portal：https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/finkelstein-reaction.shtm