7: Алкілгалогеніди - нуклеофільна заміщення та ліквідація
- Page ID
- 23182
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Цілі навчання
Прочитавши главу і виконавши вправи і домашні завдання, учень може мати можливість:
- класифікувати алкілгалогеніди - див. розділ 7.1
- прогнозувати відносні температури кипіння і розчинність алкілгалогенідів - див. розділ 7.1
- обговорити загальне використання алкілгалогенідів - див. Розділ 7.2
- вказати реагенти для найбільш ефективного синтезу алкілгалогенідів за допомогою вільнорадикальної галогенізації алканів (глава 5) або алкілогалогенізації алкенів з NBS - див.
- застосовувати альфа- і бета-етикетки на алкілгалогеніди для реакцій заміщення та елімінації - див. Розділ 7.4
- визначити закон швидкості і передбачити механізм на основі його рівняння швидкості або даних реакції для реакцій S N 1, S N 2, E1 & E2 - зверніться до розділів 7.5, 7.6, 7.8, 7.13 і 7.15
- використовувати правило Зайцева для прогнозування основних і другорядних продуктів реакцій елімінації, включаючи галоциклогексани - див. розділи 7.14, 7.15 і 7.16
- прогнозувати продукти і вказати реагенти для реакцій S N 1, S N 2, E1 і E2 зі стереохімією - див. розділи 7.6, 7.7, 7.9, 7.14, 7.15, 7.19
- запропонувати механізми для реакцій S N 1, S N 2, E1 і E2 - зверніться до розділів 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9, 7.13, 7.13, 7.14, 7.15, 7.19
- малювати, інтерпретувати і застосовувати енергетичні діаграми реакції для реакцій S N 1, S N 2, E1 і E2 - див. розділи 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9, 7.13, 7.14, 7.14, 7.15, 7.19
- прогнозувати перестановки карбокації в реакціях 1-го порядку - див. Розділ 7.10
- пояснити і застосувати Постулат Хаммонда до реакцій заміщення - див. Розділ 7.11
- пояснити, як ефект кінетичного ізотопу (КІЕ) може бути використаний для з'ясування механізмів реакції - див. Розділ 7.17
- розрізняють реакції заміщення і усунення 1-го або 2-го порядку - дивіться в розділах 7.12 і 7.18
- обговорити важливість виходу груп в реакціях біологічного заміщення - див. Розділ 7.20
- обговорити ферментативні реакції елімінації гістидину - зверніться до розділу 7.21
- 7.1: Алкілгалогеніди - структура та фізичні властивості
- Алкілгалогеніди класифікуються на основі структури атома вуглецю, пов'язаного з галогеном. Обговорюються загальні назви і фізичні властивості.
- 7.2: Загальне використання алкілгалогенідів
- Органічні сполуки, що містять галогени, відносно рідко зустрічаються у наземних рослин і тварин, причому гормони щитовидної залози T3 і T4 є помітними винятками. Алкілгалогеніди є відмінними електрофілами і швидко стають кращим другом студента o-chem для синтетичних шляхів.
- 7.3: Отримання алкілгалогенідів
- Алкілгалогеніди можуть бути легко синтезовані з алканів, алкенів і спиртів. Цей розділ розширює способи, якими ми можемо бромірувати тетраедричні вуглеці до алілічного положення алкенів.
- 7.4: Реакції алкілгалогенідів - заміщення та усунення
- Введено два основні шляхи реакції алкілгалогенідів (заміщення та елімінація).
- 7.5: Реакція S2
- Механізм SN2 описується механічно та кінетично як одноступінчаста (узгоджена) реакція між двома реагентами (бімолекулярними), що інвертує конфігурацію вуглецю на реактивному місці. Терміни нуклеофіл, електрофіл та група виходу пояснюються застосуванням до реакцій SN2.
- 7.6: Характеристики реакції S2
- У порядку зменшення важливості факторами, що впливають на шляхи реакції SN2, є структура алкілгалогеніду, сила нуклеофіла, стабільність вихідної групи та тип розчинника.
- 7.7: Стереохімія реакції SN2
- Реакція SN2 є стереоспецифічною. Стереоспецифічна реакція - це реакція, при якій різні стереоізомери реагують, щоб дати різні стереоізомери продукту.
- 7.8: Реакція S1
- У реакції SN1 розчинник допомагає витягнути галоген і вуглець з утворенням галогеніду та карбокатіону. Нуклеофіл тепер може сформувати зв'язок з карбокатом для створення нового продукту. Механізм пояснюється стереохімією і кінетикою реакцій.
- 7.9: Характеристики реакції S1
- Формування та стабільність карбокатіонного проміжного продукту сильно впливають на механізм SN1. Структура алкілгалогеніду, стабільність вихідної групи та тип розчинника впливають на шлях реакції. Оскільки нуклеофіл не бере участі в кроці визначення швидкості, сила нуклеофіла має низьке значення.
- 7.10: Перебудова реакцій карбокації та S1
- Карбокатіонні перебудови - це структурні реорганізаційні зрушення всередині іона до більш стабільного стану (нижча енергія).
- 7.11: Постулат Хаммонда та перехідні держави
- Постулат Хаммонда стверджує, що перехідний стан нагадує структуру найближчого стабільного виду і допомагає пояснити відмінності розподілу продуктів, що спостерігаються між ексергонічними та ендергонічними реакціями.
- 7.12: Порівняння реакцій SN1 та SN2
- При порівнянні механізмів SN1 та SN2 основними міркуваннями є структура алкілгалогеніду (електрофілу), сила нуклеофіла та реакційний розчинник. Виходить група матиме схожий ефект для обох реакцій, тому вона не представляє інтересу при порівнянні механістичних шляхів.
- 7.13: Характеристики реакції Е2
- Е2, бімолекулярна елімінація, була запропонована в 1920-х роках британським хіміком Крістофером Келком Інгольдом. У реакціях Е2 бета-водень і виходить група виводяться з алкілгалогеніду в реакції з сильною основою з утворенням алкену.
- 7.14: Правило Зайцева
- Правило Зайцева можна використовувати для прогнозування регіохімії реакцій елімінації. Регіохімія описує орієнтацію реакцій щодо вуглецево-вуглецевих подвійних зв'язків (C=C).
- 7.15: Характеристики реакції Е1
- Одномолекулярний механізм Е1 - це реакція елімінації першого порядку, в якій утворення та стабільність карбокатів є основними факторами для визначення шляху (шляхів) реакції та продукту (ів).
- 7.16: Регіохімія E2 та конформації циклогексану
- Циклогексілгалогеніди дають прекрасну можливість дізнатися і зрозуміти регіохімію реакції Е2 і чому Правило Зайцева застосовується не завжди. Антикопланарну орієнтацію механізму Е2 також можна побачити за допомогою певних діастереомерів вуглецевого ланцюга.
- 7.17: Реакція E2 та ефект ізотопу дейтерію
- Бімолекулярний перехідний стан реакції Е2 ілюструє вплив міцності зв'язку на швидкості реакції при вивченні кінетичного ізотопного ефекту дейтерію.
- 7.18: Порівняння реакцій Е1 та Е2
- Міцність підстави є основним фактором при розрізненні шляхів Е1 і Е2. Реакційний розчинник є вторинним розглядом.
- 7.19: Порівняння реакцій заміщення та елімінації
- Схеми хімічної реакції можуть допомогти нам визначити найбільш сприятливий шлях серед тісно пов'язаних механізмів SN1, SN2, E1 та E2.
- 7.20: Реакції біологічного заміщення
- Введено кілька прикладів біохімічних механізмів SN1 і SN2 з акцентом на ефекти покидає групи.
- 7.21: Реакції біологічної елімінації
- Введено кілька прикладів біохімічних механізмів Е1 та Е2.
- 7.22: Додаткові вправи
- Цей розділ містить додаткові вправи для ключових цілей навчання цієї глави.
- 7.23: Рішення додаткових вправ
- У цьому розділі є рішення додаткових вправ з попереднього розділу.