Использование реакций нуклеофильного замещения.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Использование реакций нуклеофильного замещения.



Реакции нуклеофильного замещения. Например, алкилгалогениды с нуклеофилами реагируют по схеме:

R-H + Y- → R – Y + Hal-

R – Hal + HY: → R – Y+H + Hal- → R-Y + HHal

Нуклеофильное замещение представляет собой разрыв связи R – Hal и образование новой связи R – Y. Эти процессы могут идти или одновременно (синхронно) или последовательно (асинхронно).

Замещения галогена на алкоксильную группу:

R-X + H – O - Alk → R - O – Alk + HX

Простой эфир

Замещения галогена на нитро группу:

R-X + NaNO2 → R – NO2 + NaX

нитроалкан

Замещения галогена на аминогруппу:

R-X + NaNH2 → R – NH2 + NaX

аминоалкан

Замещения галогена на нитрильную группу:

R-X + NaC≡N → R – C≡N + NaX

алкилнитрил

Синхронный (SN2) механизм.

Замещения галогена на гидроксильную группу:

 

CH3 – CH2 – C*H – CH3 + NaOH → CH3 – CH2 – C*H – CH3 + NaCl

 

Cl OH

втор - бутилхлорид втор – бутиловый спирт

 

* - асимметричный атом углерода, то есть атом углерода с четырьмя разными заместителями.

Нуклеофил (ОН-) атакует асимметрический атом углерода субстрата с «тыла» по отношению к галогену (так легче подойти, отсутствует межатомное отталкивание от атома галогена). По мере приближения нуклеофила все три заместителя, отталкиваясь от него, «уходят» по другую сторону плоскости, проходящей через асимметрический атом углерода и перпендикулярной линии связи С-Hal. В переходном состоянии три заместителя оказываются в этой плоскости, а атом углерода, атакуемый нуклеофилом, переходит в sр2-гибридное состояние, его р - орбиталь перекрывается одновременно с атомными орбиталями кислорода и хлора. Максимальное перекрывание в этом случае возможно при расположении атомов О, С, О на прямой, перпендикулярной плоскости, в которой располагаются три заместителя. Формирование обычной двухэлектронной двухцентровой связи О - С продукта реакции приводит к перемещению трех заместителей по другую сторону плоскости, и таким образом продукт реакции образуется в виде энантиомера, относящегося к противоположному по отношению к исходному соединению конфигурационному ряду. Происходит обращение конфигурации. Энергетический профиль SN2:

(R) – втор- (переходное состояние) (S) – втор - бутиловый

бутилхлорид спирт

 

Рис. 3.26 . Энергетический профиль реакции, протекающей по механизму SN2.

Еакт – энергия (энтальпия) активации;

∆G – энтальпия реакции.

 

Асинхронный (SN1) механизм. Согласно этому механизму реакция протекает в 2 стадии.

Первая стадия: диссоциация, которая протекает под действием полярного растворителя, характеризуется максимальной энергией активации, поэтому протекает с минимальной скоростью:

RX = [Rδ+ ·····Xδ-] = R+ + X- (лимитирующая)

Вторая стадия: образование новой связи RY

R+ + Y- → RY

Данные процессы относят к мономолекулярным поскольку скорость такой химической реакции будет определяться концентрацией исходного соединения RХ:

υx.p. = k [RX]

 

 

 

1 - RX

2 – разрыхление связи

RX [Rδ+ ·····Xδ-]

3 - R+ + X-

4 – образование связи RY

R+ + Y- → [Rδ+ ·····Yδ-]

5 - → RY

 

Рис. 3.27. Энергетический профиль реакции, протекающей по механизму SN1.

Еа1 – энергия (энтальпия) активации первой стадии;

Еа2 – энергия (энтальпия) активации второй стадии.

 

 

Cтереохимия данного процесса.

Атака нуклеофила может идти с двух сторон: а и b с равной вероятностью:

В случае а – происходит обращение конфигурации продукта относительно исходной конфигурации. В случае b –обращения конфигурациине происходит. Следовательно, продукт химических реакций, протекающих по механизму SN1 – рацемат (смесь двух оптических изомеров, имеющих разную конфигурацию).

 

Лабораторная работа №18 «Ацилирование»

 

Замена атома водорода амино- или гидроксигруппы остатком кислородсодержащей минеральной, карбоновой или сульфокислоты называется ацилированием.

В практике ацилирования наиболее широкое применение получили кислоты, среди которых особое значение имеет муравьиная, уксусная щавелевая, реже бензойная кислота. Чаще применяют уксусные и фталевые ангидриды, а из неорганических оксид серы (VI). Большое значение реакциях ацелирования приобрели галогенангидриды, в частности хлорангидриды, например, хлористый бензоил С6Н5СОСl и ряд его замещенных.

 

 

Практическая часть

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-18; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.237.124.210 (0.01 с.)