Реакции с участием нуклеофильного центра.

Нуклеофильность – способность атома предоставить свою электронную пару на связь с электрофильной частицей.

Факторы, влияющие на степень нуклеофильности.

Нуклеофильность увеличивается, если

- электроотрицательность уменьшается (сравниваются элементы одного периода или различно гибридизованные атомы);

- поляризуемость атомов увеличивается (сравниваются элементы одной группы);

- степень ионизации увеличивается;

- электронодонорное влияние заместителей увеличивается;

- электроакцепторное влияние уменьшается;

- используется апротонный полярный растворитель (ДМСО).

Сравнительная оценка нуклеофильность тиолов, спиртов, фенолов (нуклеофильных реагентов).

Для повышения реакционной способности реакцию катализируют либо:

- минеральными кислотами (активируется электрофильный субстрат);

- основаниями (активируется нуклеофильный реагент).

Спирты переводят в алкоголяты обработкой металлическим натрием. Фенолы обрабатывают щелочью.

О- Алкилирование.

Алкилирование – реакция введения алкильной группы в органическое соединение.

В зависимости от того, с каким атомом образуется новая связь, различают С-, О-, N-, S- алкилирование.

Алкилирующие агенты: спирты, галогеналканы (CH₃-I), диалкилсульфаты ( ), алкил- или арилсульфонаты ( ) – выступают в роли электрофильного субстрата.

Реакции алкилирования первичных спиртов с первичными галогеналканами проходят с количественным выходом с образованием простых эфиров.

Реакция алкилирования вторичных и третичных спиртов в присутствии кислотного катализатора приводит к получению простых эфиров с более низким выходом вследствие конкурентно протекающей реакции элиминирования – дегидратации.

Реакция алкилирования алкоголятов вторичных и третичных спиртов с использованием вторичных или третичных галогеналканов сопровождается конкурентной реакцией дегидрогалогенирования с образованием алкена, т.к. нуклеофильность алкоголятов вторичных и третичных спиртов сопоставима с их нуклеофильностью.

Примеры реакций.

1. Реакция межмолекулярной дегидратации.

Химизм.

Механизм.

Конкурирующая реакция – внутримолекулярная дегидратация (при недостатке спирта).

Химизм.

Механизм.

2. Реакция Вильямсона – получение простых эфиров алкилированием алкоголятов или фенолятов алкилгалогенидами.

3. Конкурирующая реакции – дегидрогалогенирование.

4. Алкилирование в присутствии ДМСО (апротонный растворитель, в меньшей степени сольватирует спирт, т.к. не образует с ним водородных связей. Отсутствие сольватации повышает нуклеофильность, можно использовать спирт и щелочь вместо алкоголята.

О-Ацилирование.

Ацилирование – замещение протонизированного атома водорода на ацил с образованием сложного эфира.

В зависимости от того, с каким атомом образуется новая связь, различают С-, N-, O-, S- ацилирование.

Ацилирующие агенты: H₂SO₄, HNO₃, HNO₂, H₃PO₄, SO₂Cl₂ (сульфурил хлорид), (хлорсульфоновая кислота), POCl₃ (фосфорилхлорид), карбоновые кислоты и их функциональные производные – галогенангидриды, ангидриды, сложные эфиры).