Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7.14: Нуклеофільні реакції додавання та елімінації кислот та похідних

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    25236

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

    Так само, як і у випадку з альдегідами та кетонами, реакція кислот та похідних з нуклеофілами кисню та азоту дещо складніша: на кожному етапі є потенціал для розвороту. Освіта і розкладання чотиригранного проміжного знову відіграє центральну роль в результаті реакції, і можна використовувати знання структури і властивостей, щоб передбачити, як буде протікати реакція. Крім того, знаючи, як концентрації реагентів і продуктів впливають на положення рівноваги, ми можемо контролювати результат реакцій, використовуючи принцип Ле Шательє.

    Зображення реакції карбонільного кисню.

    Спочатку розглянемо реакцію карбонової кислоти зі спиртом, що веде до утворення складного ефіру. Реакція зазвичай виконується за допомогою кислотного каталізатора, і враховуючи цю інформацію, ви повинні мати можливість записати механізм. Першим кроком є протонація; хоча є два потенційно основних кисню, протонація має тенденцію відбуватися переважно на карбонільному кисні (не\(\mathrm{OH}\)), оскільки отриманий катіон може бути резонансно-стабілізований. Як і у випадку з альдегідами та кетонами, протонація активує карбоніл, а наступним кроком є атака нуклеофілом - в даному випадку алкоголем. У наведеній нижче схемі реакції етанол реагує з оцтовою кислотою, щоб дати етилацетат.

    Вирішальною частиною цього механізму є серія чотиригранних проміжних продуктів, які взаємоперетворюються протонуванням та депротонуванням трьох різних кисню. Оскільки всі ці групи схожі (\(\mathrm{OH}\)або\(\mathrm{OR}\)), ймовірність виходу кожної з цих груп більш-менш однакова, як тільки вони протоновані. Так само, як і з альдегідами та кетонами, система стане більш стабільною (з більш міцними зв'язками), якщо карбонільна група реформує шляхом усунення однієї з груп, прикріплених до вуглецю. Знову ж таки, ми можемо зрушити рівновагу для цієї реакції, маніпулюючи умовами реакції. Як правило, етерифікації проводять з використанням спирту в якості розчинника (так він у великому надлишку), а утворилася вода видаляється в міру її утворення.

    зображення реакції етерифікацій.

    Як і слід було очікувати, ця реакція цілком оборотна, і зворотна реакція зазвичай проводиться у водному розчині з кислотним або базовим каталізом. По суті, ця реакція є основою омилення (миловаріння); при якій довголанцюгові ефіри жирних кислот гліцерину (тригліцериди) гідролізуються у водному розчині з базовим каталізатором.

    Зображення довго прикутих жирних кислот ефірів гліцерину.Зображення водного розчину.

    Тригліцерид (жир або масло) не розчиняється у воді, тоді як натрієва сіль довголанцюгової жирної кислоти (мила) розчинна. Молекули мила агрегуються, утворюючи сферичні міцели, в яких полярні головні групи лежать зовні, а неполярні хвости знаходяться всередині [9].