Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7.3: Інші фактори, що впливають на реакції SN2

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    24646

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Вихід з групи

    Коли алкілгалогеніди піддаються реакціям нуклеофільного заміщення, галоген є групою, що йде. Не тільки галогени можуть виходити з групи, інші відповідні групи можуть залишати групи, а також. Взагалі кажучи, реакція нуклеофільного заміщення вимагає хорошого виходу з групи. Як визначити, добре виходить група чи ні тоді? При виході з групи відходить, вона забирає електронну пару від зламаної зв'язкиразом її. Тож хороша група виходу повинна бути тією, яка може дуже добре вмістити електронну пару з нею, або можна сказати, що хороша група виходу повинна бути стабільною з парою електронів.

    Стійкість групи з електронною парою пов'язана з основністю групи, оскільки основність означає здатність виду ділити свою електронну пару. Як результат, сильна основа має високу реакційну здатність ділити електронну пару, тому вона не стабільна і не може бути хорошою, залишаючи групу. З іншого боку, слабка основа з низькою тенденцією до спільного використання електронної пари, є більш стабільною базою і тому добре залишає групу. Отже, загальна тенденція така:

    Чим слабкіше основність групи, тим краще вона виходить з групи.

    Наші знання в кислотно-лужній темі будуть дуже корисні тут, щоб порівняти силу між різними групами, що залишають.

    Для алкілгалогенідів відносна реакція як група виходу становить:

    (найкраща група виходу) I — > Br — > Cl — > F — (найслабша група виходу)

    Цей порядок відповідає відносній основності галогенідних аніонів, I — найслабша база, а також найкраща група, що відходить.

    Крім галогенідів, інші групи можуть залишати групи, а також. У кислотно-лужному розділі ми дізналися про деякі приклади сильних органічних кислот, наприклад, тозилової кислоти, TsOH тощо Оскільки кон'югатною основою сильної кислоти є дуже слабкими підставами, кон'югатні основи цих кислот також є хорошим вибором виходу групи. Приклади включають (що виходить група виділена синім кольором):

    TsO-, тостилат; МСО-, мезилат; TfO-, трифлат
    Малюнок 7.3а Приклади груп хорошого виходу: Кон'югатні підстави сильних органічних кислот

    Сильні основи, такі як OH -, RO -, NH 2 -, R - тому дуже погані, залишаючи групи і не можуть йти з реакціями нуклеофільного заміщення. Однак для OH - або RO - після протонації вони можуть бути перетворені на нейтральні молекули H 2 O або ROH, які добре залишають групи, придатні для заміщення. Ця тема буде розглянута в розділі 7.6.

    Примітка: з розширенням обсягу виходу групи реакція заміщення не обмежується тільки алкілгалогенідом. Будь-які сполуки з хорошою відходять групою можуть піддаватися нуклеофільної заміщення.

    Нуклеофіл

    Для реакції S N 2 нуклеофіл є одним з факторів, що визначають швидкість, тому сильний нуклеофіл допомагає прискорити реакції S N 2.

    Відносна сила нуклеофіла називається нуклеофільність. Нуклеофільність нуклеофіла вимірюється через відносну швидкість його реакції S N 2 з тим же субстратом. Взагалі кажучи, тенденція нуклеофільності залежить від декількох структурних особливостей нуклеофіла.

    • Нуклеофіл з негативним зарядом завжди сильніше відповідного нейтрального. Наприклад: ОН — > Н 2 О; РО — > РОН.
    • Нуклеофільність зменшується протягом певного періоду. Наприклад: NH 3> Н 2 О; РНХ 2 > РОН
    • Нуклеофільність збільшується по всій групі. Наприклад:

    РШ > РОН; РС — > РО —;

    I — > Br -> Cl -> F — (протичний розчинник)

    • Менша група краще нуклеофіла, ніж громіздка група.

    Наприклад, t -BuO —«» дуже бідний нуклеофіл через його громіздких розмірів.

    Щоб зробити його більш зручним для вивчення мети, тут перераховані зазвичай застосовуються сильні і слабкі нуклеофіли:

    Сильний (хороший) нуклеофіл: ОН -, RO - (малий алкоксид), RS - (тіолат), N 3 - (азид), CN - (ціанід), Cl -, Br -, I - (галогенід), RCO 2 - (карбоксилат), RNH 2 (амін)

    Слабкий (бідний) нуклеофіл: ROH, H 2 O, t -BuO —

    Оскільки структура нуклеофілів настільки різноманітна, реакція S N 2 може бути використана для синтезу сполук з різними функціональними групами, як показано тут.

    R-OH (спирт), R-OR (ефір), R-SH (тіол), R-SR (тіоефір), R-C (нітрил), R-O2CR (ефір), R-N3 (алкілазид), R-N+H2RX- (сіль амонію)
    Рисунок 7.3b Взаємоперетворення функціональних груп за допомогою реакцій SN2

    Приклади

    «»

    Вправи 7.2

    Показати механізм реакції вищевказаних реакцій.

    Відповіді на практичні питання Глава 7