Биоорганическая химия. Братцева И.А - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СтГМУ | Ставрополь

Составители: 

Рубрика: 

55
Нуклеофильное замещение может проходить по двум основным ме-
ханизмам – бимолекулярному и мономолекулярному.
При
бимолекулярном механизме S
N
2 атакующая частица постепен-
но вытесняет уходящую группу. Образование новой и разрыв старой свя-
зи происходит одновременно (
синхронно). Реакция S
N
2 характерна для
первичных и вторичных производных.
При мономолекулярном механизме S
N
1 сначала происходит мед-
ленная ионизация связи углерод-гетероатом в субстрате, а затем быстрая
атака реагентом по атому углерода в образовавшейся положительно за-
ряженной частице. Реакция S
N
1 характерна для третичных призводных.
С другой стороны, спирты, тиолы и амины в реакциях нуклеофильно-
го замещения могут быть и нуклеофильными реагентами либо за счет
свободной электронной пары гетероатома, либо в результате образования
анионов за счет разрыва связи гетероатом-водород.
Склонность соединений типа R-X, в которых атом углерода связан с
более электроотрицательным гетероатомом (галогеном, кислородом,
се-
рой или азотом) к нуклеофильному замещению, определяется полярно-
стью связи С-Х (
статический фактор) и способностью заместителя Х к
отщеплению (
динамический фактор).
Величина полярности С-Х связи зависит от электроотрицательности
гетероатома X, поэтому полярность С-Х связи
увеличивается при пере-
ходе от азотсодержащих соединений к соответствующим кислород- и
фторпроизводным
C NH
2
C OH
C F
<< <<
Поля рность свя зь
Электроотрицательность
Способность заместителя Х к отщеплению определяется величиной
энергии связи С-Х и характером уходящей группы. Так, с увеличением
радиуса галогена связь углерод-галоген становится менее прочной, и лег-
кость её разрыва растет в ряду:
С–F < С-Cl < С-Вr < С-I
Важно, чтобы замещаемая, иначе говоря, уходящая группа была бо-
лее стабильной, более бедной энергией по сравнению с атакующим нук-
леофилом, т.е. входящей группой. К
хорошо уходящим группам отно-
сятся галогенид-ионы (I
-
> Br
-
> Cl
-
> F
-
). В отличие от галогенид-ионов
сильные основания, такие, как HO
-
, RO
-
, NH
2
-
, CH
3
-
, H
-
, являются плохо
уходящими группами
.
Поэтому наблюдается следующий ряд реакционной способности суб-
стратов в реакциях нуклеофильного замещения:
56
Галогенопроизводные R-Hal > спирты R-ОН > амины R-NH
2
.
Студенты иногда спрашивают: «откуда я знаю, какой атом в сложной струк-
туре будет атакован нуклеофилом (Nu
-
)»? Наиболее простой ответ звучит так:
«ищите углерод, несущий лучшую уходящую группу, потому что при прочих
равных условиях именно этот углерод наиболее легко будет подвергаться ата-
ке». В качестве примера можно показать следующую реакцию:
 
CH
2
CH
3
CH
3


+
I
CH
2
CH
2
ClCH
2
I
CH
2
CH
2
ICH
2
Br
Ацетон
Cl
Br
Возможно замещение и Br, и Cl, однако в большей степени происхо-
дит замещение более хорошо уходящей группы Br.
Галогенопроизводные
Галогенопроизводные
– это производные углеводородов, содержащие
один или несколько атомов галогена вместо атомов водорода –
R – Hal
Граф логической структуры
Галогенопроизводные
I. Классификация :
а) по входя щему
галогену
б) по количеству
галогенов
II. Характеристики
свя зей С-Hal:
a) длина свя зи, нм
б) энергия свя зи,
кДж/моль
III. Отдельные
представители:
F-производные
Cl-производные Br-производные
I-производные
Моногалогено-
производные
Дигалогено-
производные
Тригалогено-
производные
Полигалогено-
производные
С - F
0,140 нм
С - Cl
0,176 нм
С - Br
0,191 нм
С - I
0,212 нм
427
кДж/моль
326
кДж/моль
272
кДж/моль
238
кДж/моль
CF
2
Cl
2
CH
3
Cl
CH
3
Br
CH
3
I
фреон
хлорметан
бромоформ
иодоформ
F
3
CCHClBr
CH
3
CH
2
Cl
CHBr
3
CHI
3
CHCl
3
CCl
4
бромметан
иодметан
фторотан
хлорэтан
хло
р
о
ф
о
р
м
четырех-
хлористый
углерод
Галогенопроизводные являются очень реакционноспособным классом
органических соединений. Исходя из них можно перейти практически
почти ко всем другим классам: предельным и непредельным углеводоро-
дам, спиртам, простым и сложным эфирам, аминам и др.

Страницы