Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лекции / organic_2011_3

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
06.06.2015
Размер:
3.17 Mб
Скачать

11

г. Природа уходящей группы

Уходящая группа является тем более «хорошей», чем она лучше поляризуема и лучше сольватируется, то есть, чем более слабым основанием она является.

I- > Br- > Cl- > F- H2O >> HO-

Превращение «плохой» уходящей группы в «хорошую»

X-

HX

R

 

X-

RCH2X

R

OH

 

OH2 - H O

 

 

 

 

2

p-TsCl

 

плохая

 

хорошая

ClO2S

 

уходящая

 

уходящая

пара-толуолсульфохлорид

 

группа

 

 

группа

p-TsCl

 

 

 

 

(хлористый тозил)

 

 

 

 

p-TsO- - аналог сульфат-аниона -

 

 

X-

 

 

R

OTs

 

RCH2X

очень слабое основание

- p-TsO-

 

 

 

 

 

хорошая

уходящая

группа

R-O-SO2R1

Nu-

 

 

12

RNu R

1

= CF , OR

 

 

 

3

очень хорошая

-OSO2R1

уходящая группа

 

 

диметилсульфат - очень эффективный метилирующий реагент

Nu- + (CH3O)2SO2 CH3Nu

Некоторые синтезы с использованием SN2-замещения:

RCN H3O+ RCO2H

CN-

RX R' -X- C- R NO2-

RONO + RNO2

нитрит нитросоединение (в ДМФА, ДМСО - основной продукт)

R'

SN2: R - первичный лучше вторичного

 

X - I > Br > Cl

растворитель апротонный диполярный - жидкий аммиак

N

O O- нитрит-ион

RCl

RCl

O

O

KBr

реакция практически не происходит - нуклеофил не растворим!

13

 

 

KBr

ацетон, 18-краун-6 эфир

RBr

O

O

 

 

O

O

O

растворимый комлекс, в котором

KBr

K+

 

катион эффективно сольватирован

 

 

 

а анион (нуклеофил) - нет.

O

O

O

Br-

O

O

 

 

 

18-краун-6 эфир

14

Катализаторы межфазного переноса

OH

 

K2CO3

 

+ CH2Cl2

OH

 

 

 

 

N K2CO3

H2O

Cl-

триэтилбензиламмоний хлорид (ТЭБАХ)

реакция не происходит -

ROH слишком слабый нуклеофил! поташ не растворим в CH2Cl2

N

HO-

четвертичное аммонийное основание (ЧАО)

OH

ЧАО

O

 

 

 

OH

CH2Cl2/H2O

O

 

 

 

 

15

Мономолекулярное нуклеофильное замещение SN1

RX + Nu-

RNu + X-

лимитирующая

стадия

скоростьреакции V = k[RX]

 

рацемизация

 

 

*

HBr

 

карбокатион

t

 

OH

Br

 

 

 

R-изомер

 

рацемат

 

Механизм реакции:

 

 

RX

R+ Nu-

RNu

 

-X-

 

 

 

Факторы, влияющие на скорость реакции

1.Строение скелета

Скорость реакции определяется устойчивостью карбокатиона и изменяется в следующем ряду: третичные > вторичные. Первичные алкилгалогениды в реакцию по этому механизму не вступают (первичные карбокатионы неустойчивы).

16

Аллильные и бензильные катионы очень устойчивы – аллил- и бензилгалогениды активны в реакциях мономолекулярного замещения.

Субстраты, содержащие гетероатомный заместитель у атома углерода, связанного с уходящей группой, обладают высокой активностью (резонансно-стабилизированный катион)

X

Br

X

X

Nu-

Nu

X

 

 

-Br-

 

 

 

Учет пространственного строения молекулы

 

 

X

низкая реакционная способность и по SN1 и по SN2 - карбокатионный центр не может принять планарную геометрию, отсутствует стабилизация вакантной орбитали π-системой - p-орбитали ортогональны - нет взаимодействия

<

< <

Устойчивость циклических катионов (валентный угол в sp2-гибридном атоме углерода - 120о:

NaBr

OH

реакция не происходит по SN2 - третичный атом углерода

по SN1 - плохая уходящая группа

17

HBr

OH2

 

Br-

 

-H2O

Br

 

 

 

 

 

(SN1)

 

реакция не происходит по SN2 - третичный атом углерода

Образование карбокатиона – возможность перегруппировок!

X

Nu-

Nu

SN2

 

 

 

SN1

Nu

единственный продукт реакции

основной продукт реакции

HX

OH

SN1

NEt3 TsCl

SN2 с трудом - стерические затруднения

2. Растворитель

18

OH2

X-

X

 

OTs

SN1 с трудом - образование первичного катиона

На лимитирующей стадии происходит распад связи углерод-уходящая группа (полярное переходное состояние, необходимость сольватации уходящей группы). Сольватация нуклеофила некритична, он участвует на нелимитирующей стадии.

19

 

 

 

 

переходное

апротонный

 

 

H-Solv

состояние

растворитель

 

 

 

протонный

 

δ+

 

-

 

RX

Xδ

R+solv.+ X-solv.

растворитель

R

H-Solv

 

 

 

H-Solv

 

карбокатион

 

 

 

 

 

переходное

 

 

 

состояние

 

 

3. Природа уходящей группы имеет значение, так как связь с ней рвется на лимитирующей стадии. Чем ниже основность, тем лучше уходящая группа.

Протонирование гидроксильной группы – электрофильный катализ замещения по SN1 (переход от основного гидроксид-аниона к малоосновной воде)

PhCH2Cl - активен и по SN1 и SN2

PhCHCl2 - менее активен по SN2 (стерические препятствия) и по SN1

HO-

PhCCl3

H2SO4 (60%)

 

Cl2

 

t

Ph

C

 

 

ClH -HCl

 

 

 

 

Cl

 

Cl

 

Cl

Ph

 

H+

OH

Ph

OH

 

 

Ph

OH -HCl

-H+

 

Cl

 

 

ClH

Cl

 

 

 

 

Ph

 

 

 

 

OH

H2O

R X Ag+

H2O

RX

 

Ag+

электрофильный катализ

-AgX

X = галоген

ионами серебра

-H+

Cl 20

Ph

Cl +H2O

Cl

-H+

 

Ph

 

Cl

 

Cl

 

Ph

дальнейший

O

гидролиз

хлористый

 

бензоил

 

ROH

4.Природа нуклеофила значения не имеет – взаимодействие его с карбокатионом происходит на нелимитирующей стадии.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке Лекции