18_2005(nucleo_aliphatic) (1125989)
Текст из файла
Лекция 18Алифатическое нуклеофильноезамещение Errando discimus Мы учимся на ошибках Реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углеродав алкилгалогенидах, как метод создания связи углерод-углерод,углерод-азот, углерод-кислород, углерод-сера, углерод-фосфор(получение алкилгалогенидов, спиртов, тиолов, простых эфиров,нитросоединений, аминов, нитрилов, сложных эфиров и др.). Классификация механизмов реакций нуклеофильного замещения.Основные характеристики SN1, SN2 реакций.
Энергетическийпрофиль реакций. Реакции SN2-типа. Кинетика, стереохимия,вальденовское обращение. Реакции SN1-типа. Кинетика, стереохимия, зависимость SN1процесса от природы радикала, уходящей группы, растворителя.Карбокатионы, факторы, определяющие их устойчивость. Понятиеонуклеофильности.Факторывлияющиенануклеофильность, нуклеофильность и основность. α-Эффект.Влияние природы радикала и уходящей группы субстрата, природынуклеофильного агента и растворителя на скорость SN2 реакций.Принцип ЖМКО. Метод межфазного переноса и его использование в органическомсинтезе.1ROR + Hal1RSR + Hal1RCN + Hal1Hal + R Hal'RHal + Hal'ROH + RHalROR + HHalHOH + RHalROH + HHalRO + R HalRS + R HalCN + R HalДва механизма алифатического нуклеофильного замещенияRNuZNu: +R+ Zнуклеофуг уходящая группаSN1 механизм мономолекулярныйСначала отщепляетсяуходящая группаH HPhClHPhSHДалее присоединяетсянуклеофилPhH HPhSPhClSN2 механизм бимолекулярныйH HPhSPhClПрисоединение нуклеофила и отрывуходящей группы происходит одновременноH HPhSPhЭнергетический профиль SN1 замещенияЭнергетический профиль SN2 замещенияК.ИнгольдЭ.
ХьюзMeIMeSMe + IскоростьскоростьMeSконцентрация MeIконцентрация MeSNav = k2[MeSNa][MeI]медленноOHBrбыстростадия 2: реакция карбокатионаскоростьскоростьстадия 1: образование карбокатионаконцентрация tBuBrOHконцентрация NaOHv = k1[t-BuBr]скорость реакции не зависит от концентрации нуклеофилаXRXRXRXструктураMeтипметилпервичныйSN1 реакция ?не идётне идётдахорошоSN2 реакция ?хорошохорошодане идётHHHRвторичныйRRтретичныйMeX + Nu--MeNu + XO-нуклеофилpKa сопряжённой кислотыСкорость SN2реакцииHO-15.7 (H2O)быстроRCO2-~ 5 (RCO2H)приемлемоH2O- 1.7 (H3O+)медленноRSO2O--7 (RSO2OH)медленноГалоген X в MeXpKa сопряжённой кислоты HX Скорость реакции cNaOHF+3очень медленноCl-7среднеBr-9быстроI- 10очень быстроОтносительные скорости реакции (H2O = 1) нуклеофилов с MeBr-Нуклеофил AcO ClСкорость--PhO--PhSHO4900 1100 2000 1.2*10 5*107Скорость реакции (105k, s-1) нуклеофилов с PhCH2SPh2-Нуклеофил AcO ClСкорость3.9-4.0PhOHOPhS-3.874107--Скорость сольволиза в 50% водном этанолеCl0.07SN2Cl0.12SN1, но плохоCl2100Cl1.0S N1130000SN1 аллильныйтретичный7700SN1 бензильныйClPhSN1 прекрасноClтретичныеспиртыаллиловыеспиртыHBrBrOHHBrBrOHHOHбензиловыеспиртыBrстабильныекарбокатионыСтадия 1: образование карбокатионаH2 OHOHOH2Стадия 2: присоединение нуклеофила к карбокатионуBrBrBrУстойчивые карбокатионыOH+OH+Hрассеченная конформацияПолучение тритиловых эфировPhClPh +RCH2OHPhPhPhOPyRPhTrClPhClPhHOPhRPhPhPhOHNCCl4AlCl3PhClPhPhRСтабильные карбокатионы как интермедиаты в SN1 реакцияхТип катионаалкильныйпростойвторичный (не так хорошо)i-Pr катионтретичный (хорошо)t-Bu катионMeMeMe3CMe2CH= Me= HMeMeсопряжённыйбензильныйаллильныйHHHстабилизированныйгетероатомомкислородом(ион оксония)HMeOазотомHHMe2NMeOHHHHMe2NHHРазные стереохимические результаты SN1 и SN2HOHSO2ClFHHH 2OOHSbF5(+)-(S)-втор-бутанолрацемическийвтор-бутанолвтор-бутил катионHOHOH50%=H2O:HS(+)-(S)-втор-бутанол50%H2O:HOH=50%HOH50%R(-)-(R)-втор-бутанолВальденовское обращение конфигурации при SN2H OHO ClSO(+)-(S)-втор-бутанолOOO OSH ONTsClпара-толуолсульфонилхлоридпиридин(+)-(S)-втор-бутилпара-толуол сульфонат[(+)-(S)-втор-бутил тозилат]OBu4NCH3CO2DMFSN2 реакцияO OSH OH2OHOHO H(-)-(R)-втор-бутанолоптически активныйвтор-бутил ацетатSN 1РАЦЕМИЗАЦИЯH OH(+)-(S)-втор-бутанолHSO2ClFH OHH2OSbF5рацемический(-+)-втор-бутанолвтор-бутилкатионTsClпиридинH OTsBu4NAcODMFAcO HNaOHH2OHO H(-)-(R)-втор-бутанолSN2ИНВЕРСИЯHNuHреагентыX(-)Nu(-)XHNuHHпереходное состояниеH+ XпродуктыП.
Вальден (1895г.)Относительные скорости SN2 реакции алкил хлоридов с иодид иономАлкил хлоридОтносительная скоростьMeCl200наименее затруднённый алкил хлорид0.02вторичный алкил хлорид; медленно из-за стерическихзатруднений79аллил хлорид; π-сопряжение в переходном состоянииClClClMeO200920Clбензил хлорид; π-сопряжение в переходном состояниилучше чем в случае аллил хлоридасопряжение со свободной электронной парой кислородаускоряет реакциюOCl100 000сопряжение с карбонильной группой более эффективно,α-карбонил галогениды наиболее реакционноспособныеSN2 реакция аллил бромидаROстабилизацияпереходного состояниявследствие сопряженияс π аллильными электронамиORBr( -)ORHHBr(-)SN2 реакция бензил бромидаORROBr(-)ORстабилизацияпереходного состояниявследствие сопряженияс бензольным кольцомHHBr( -)OBrSN 2OONNHHNα-аминокетонБензил хлорид для которого характерен SN1 механизмNuClMeONuMeOMeOБензил хлорид для которого характерен SN2 механизмNuClONONuSN2ONOСтруктурные вариации для SN1 и SN2 реакцийТип электрофильного атома углеродаSN1 реакцияSN2 реакцияметил (CH3-X)не идёточень хорошопервичный алкил (RCH2-X)не идётхорошовторичный алкил (R2CH-X)идёттретичный алкил (R3С-X)очень хорошоне идёталлильный (CH2=CH-CH2-X)идётхорошобензильный (ArCH2-X)идётхорошоα-карбонил (RCO-CH2-X)не идётотличноα-алкокси (RO-CH2-X)отличнохорошоα-амино (R2N-CH2-X)отличнохорошоидётXскорость нуклеофильного замещенияBrBr1Br7101010Влияние нуклеофила на протекание реакцииОтносительные скорости (H2O = 1) реакции с MeBr в EtOHНуклеофил XpKa HXОтносительная скорость-101.2*105BrCl--95.0*103-71.1*103F-+30I-Нуклеофильность - кинетическое понятие,Основность - термодинамическое понятие. Нуклеофильность возрастает при переходе каниону HO->H2O возрастает для нуклеофилов одной природы сувеличением основности HO->PhO->AcO->TsO возрастает в периоде CH3->NH2->OH->F возрастает в группе I- >Br- >Cl- >F возрастает при уменьшении сольватации α-эффект (NH2NH2, NH2OH, HOO-)Уравнение Свена-СкоттаНуклеофилnСН3ОН0,0рKaсопряженнойкислоты-1,7NO3-1,5F-n=lg(knu/kMeOH)НуклеофилnNH2OH6,6рKaсопряженнойкислоты5,8-1,6NH2NH26,67,92,73,45(CH3CH2)3N6,710,75СН3СОО-4,34,74CN -6,79,3Сl -4,4-6(CH3)2S5,3-5.2I-7,4-10NH35,59,24HOO -7,811,6N3 -5,84,72(CH3CH2)3P8,78,7C6 H5 O -5,89,9C6H5S-9,96,6Вr -5,8-8C6H5Se -10,7СН3O -6,315,7НО -6,515,7.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
