Галоформна реакція

Га́лофо́рмна реа́кція — хімічна реакція, в якій шляхом вичерпного галогенування метилкетонів^[1] утворюється галоформ^[2] CHX₃ (де X — галоген).

За цією реакцією можна синтезувати хлороформ CHCl₃, бромоформ CHBr₃ і йодоформ CHI₃. Фтороформ не може бути отриманий з метилкетону за галоформною реакцією з огляду на нестабільність гіпофториту, але сполуки типу RCOCF₃ розщеплюються основами з утворенням фтороформу.

Субстратами, які беруть участь в галоформній реакції, є метилкетони та вторинні спирти, що можуть окиснюватися до метилкетонів (наприклад,ізопропанол).

Історія

Галоформна реакція є однією з найстаріших відомих органічних реакцій.^[3] У 1822 Жорж-Симон Серюлла^[en] провів реакцію йоду і етанолу в присутності гідроксиду натрію у воді і отримав йодоформ, названий тоді гідройодид вуглецю. У 1831 Юстус фон Лібіх повідомив, що реакція хлоралю з гідроксидом кальцію призводить до утворення хлороформу та форміату кальцію. У 1870 році ця реакція була перевідкритта Адольфом Лібеном^[en].^[4]

Механізм

Анімація

На першій стадії галоген диспропорціонує в присутності гідроксид-іонів із утворенням галогенід- і гіпогалогеніт-іонів. Наприклад:

${\displaystyle {\mbox{Br}}_{2}+2{\mbox{OH}}^{{}-{}}~\rightarrow ~{\mbox{Br}}^{{}-{}}+{\mbox{BrO}}^{{}-{}}+{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}}$

Якщо є вторинний спирт, то він окислюється гіпогалогеніт-іонами до кетону:

Якщо ж присутній метилкетон, то він реагує з гіпогалогеніт-іонами у три стадії:

1. В осно́вному середовищі кетон зазнає кето-енольної таутомерії. Гіпогалогеніт (що містить галоген в ступені окиснення +1) електрофільно атакує утворений енол:

   

2. Коли α-положення повністю прогалогенувалося, відбувається нуклеофільне заміщення гідроксид-іоном з відщепленням групи тригалогенметил-іона ⁻CX₃, яка стабілізується трьома електроноакцепторними групами.
3. На останній стадії аніон ⁻CX₃ відщеплює протон від утвореної карбонової кислоти або від розчинника, і утворює галоформ.

   

Застосування

Ця реакція традиційно використовується для визначення присутності метилкетонів або вторинних спиртів, окислюються до метилкетонів, за йодоформній пробі. В даний час спектроскопічні методи аналізу, такі як ЯМР та ІЧ-спектроскопія переважніше, тому для них потрібні невеликі зразки і вони можуть бути неруйнівними (ЯМР), а також простими і швидкими.

Раніше ця реакція використовувалася для промислового отримання йодоформу, бромоформу, а іноді і хлороформу.

У органічної хімії вона використовується для перетворення термінальних метилкетонів у відповідні карбонові кислоти.

Йодоформна проба

Негативна та позитивна йодоформні проби

Коли як реагенти використовуються йод і гідроксид натрію, при позитивній реакції утворюється йодоформ. Йодоформ (CHI₃) — світло-жовта речовина, тверда при кімнатній температурі, на відміну від хлороформу і бромоформу. Він не розчиняється у воді і володіє антисептичними властивостями. Видимий осад цієї сполуки буде утворюватися тільки в присутності метилкетонів, оцтового альдегіду, етанолу або відповідного вторинного спирту.