Главная --> Справочник терминов


Нуклеофильном присоединении нуклеофильному замещению;

Примеров реакций нуклеофильного замещения азотсодержащих групп известно мало. Соображения, высказанные относительно причин, порождающих затруднения при замещении гид-роксигруппы спиртов нуклеофильными реагентами (см. начало разд. 2.2), с еще большим основанием могут быть отнесены к нуклеофильному замещению аминогруппы, где частичный положительный заряд на атоме углерода еще меньше, чем в спиртах, а вытеснение группы NH2 в виде аниона не удается осуществить даже самыми сильными нуклеофильными реагентами — карбанионами, которые при взаимодействии с аминами ведут себя исключительно как сильные основания (а амины — как NH-кислоты).

1312. Расположите следующие вещества в ряд по уменьшению их способности к нуклеофильному замещению галогена: 1) л-нитробромбензол, 2) бромбензол, 3) п-бромтолуол, 4) n-бромбензойная кислота. Приведите объяснения.

1312. Способность к нуклеофильному замещению галогена уменьшается в следующем порядке: 1), 4), 2), 3).

У. Сколько ОН-групп максимально в молекуле рутина легко подвергаются нуклеофильному замещению с разрывом связи С-0 ?

Амины — это продукты замещения в молекуле аммиака атомов водорода алкильными радикалами. Амины—типичные нуклеофилы, способные атаковать электронодефицитные центры, что в конечном итоге приводит к присоединению по кратной связи (в альдегидах и кетонах) или к нуклеофильному замещению (в галоген-алканах, производных кислот, спиртах):

2) в молекулах производных кислот R—С—X группа X легко подвергается нуклеофильному замещению на гидроксил в щелочной или кислой среде:

Нуклеофильные реакции распространены не только среди алифатических соединений, но и в ароматическом ряду. Наиболее типичными нуклеофильными реагентами для этого класса являются ионы: ОН", OR", NH,^, NR^. Замещению может подвергаться водород и галоид, а также некоторые функциональные группы. Наличие электроно-акцепторных групп содействует нуклеофильному замещению, ориентируя вхождение заместителя в орто- или пара-положения

лития и гидриды других металлов могут восстанавливать гало-гениды и по свободнорадикальному механизму [887]; особенно это относится к субстратам винильного [888] и циклопропиль-ного [889] типов, а также к галогенидам в голове моста, которые устойчивы к нуклеофильному замещению. Восстановление га-логенидов боргидридом натрия в 80 %,-ном водном диглиме [890] и ВН3 в нитрометане [89Г] идет по механизму SN!. В суль-фолане боргидрид натрия восстанавливает третичные галоге-ниды, имеющие атом водорода в р-положении, по механизму отщепления — присоединения [892].

Вводя в реакцию реактивы Гриньяра, полученные из цикло-пропилгалогенидов, можно осуществить превращение циклопро-пилгалогенидов в трет-бутиловые эфиры циклопропанолов [236], которые легко гидролизуются до циклопропанолов. Прямое превращение циклопропилгалогенидов в циклопропанолы по реакции 10-1 не всегда выполнимо, поскольку циклопропилгалоге-ниды, как правило, не подвергаются нуклеофильному замещению без раскрытия цикла.

Ароматическое нуклеофильное замещение, протекающее по механизму ЗнАг, ускоряется в присутствии электроноакцептор-ных групп, особенно в орто- и пара-положениях к уходящей группе [44], и тормозится в присутствии электронодонорных групп. Такое влияние, конечно, противоположно влиянию тех же групп на электрофильное замещение, а причины аналогичны обсуждавшимся в т. 2, разд. 11.3. В табл. 13.1 приведен перечень групп, расположенных приблизительно в порядке их активирующей или дезактивирующей способности. Сильное активирующее действие оказывает атом азота в гетероциклических соединениях, особенно в а- и у-положениях, и еще в большей степени четвертичный атом азота [48]. К примеру, в качестве субстратов часто используют 2- и 4-хлоропиридины. Гетероциклические N-оксиды легко атакуются нуклеофилом по положениям 2 и 4, но кислород обычно теряется в этих реакциях [49]. Группу N2+ очень редко намеренно используют для активации реакции, но иногда случается, что при диазотировании таких соединений, как n-нитро- или n-хлороанилин, группа в пара-положении по отношению к диазониевой группе замещается на ОН из растворителя или на X из ArN2+X~ к удивлению и разочарованию исследователя, пытающегося заместить диазоние-вую группу, не затрагивая группу в пара-положении. В качестве активирующей группы чаще всего используют нитрогруппу, а наиболее распространенные субстраты 2,4-динитро- и 2,4,6-тринитрофенилгалогениды (называемые также пикрилгалогени-дами) [50]. Ароматическому нуклеофильному замещению вполне гладко подвергаются также полифторобензолы, например CeFs [51]. В реакциях ЗнАг производные бензола, не содержащие активирующих заместителей, как правило, не используются в качестве субстратов, так как два дополнительных электрона в молекуле 1 находятся на разрыхляющей орбитали (т. 1, гл. 2). Активирующие группы, оттягивая электронную плотность, способны стабилизировать интермедиа™.

Разработка различных вариантов подобных последовательностей, допускающих в принципе широкие и независимые вариации в структуре всех трех компонент (a,[i-ненасыщенного субстрата — акцептора Михаэля, нуклеофила и электрофила), проводится сейчас чрезвычайно интенсивно. Описано множество синтезов, в которых создание основного углеродного скелета осуществляют по указанной схеме сборки из крупных блоков в одной реакционной последовательности. Глубокий стратегический смысл этого подхода в существе своем очень прост. Он состоит в том, что отрицательный заряд, образующийся в продукте первой стадии реакции — при нуклеофильном присоединении к непредельному субстра-riy, не «гасится» присоединением протона из среды, как в классических методах, а используется в качестве готового активного нуклеофильного центра для следующей стадии — реакции с электрофилом, которую выполняют в том же реакционном сосуде. Принципиальные преимущества такого подхода можно уяснить в самом общем виде по схематическим энергетическим профилям реакций, представленным на рис. 5.

Направление атаки в нуклеофильном присоединении исследовано очень мало, кроме случая реакций присоединения по Михаэлю к соединениям типа С = С—Z. Здесь отрицательно заряженная часть реагента всегда региоселективно атакует атом углерода двойной связи, более удаленной от Z (см. разд. 15.2).

сравнению с устойчивостью продуктов реакций присоединения к карбонильным соединениям оказывают влияние также и на энергию переходных состояний, б которых ^р2-гибридизованный атом углерода претерпевает изменение в sp3-rii6piWH30BaiiHoe состояние. Особенно очевидной важность стабилизации основного состояния становится в случае сложных эфиров и амидов: здесь подача электронов атомами кислорода или азота к карбонильной группе обеспечивает значительную стабили-, зацию основного состояния, которая теряется при нуклеофильном присоединении, приводящем к тетраэдрическому интермедиату. Б результате присоединение к сложным эфирам и амидам протекает значительно медленнее, чем к альдегидам и кетонам.

нуклеофильном присоединении к Cs-атому, не имеет аналогий в

сматривается в разделе о нуклеофильном присоединении (см.

нуклеофильном присоединении по другим атомам сопряженной системы, н сравните

ложные заряды: отрицательный при нуклеофильном присоединении и положи-

Карбанионы образуются при нуклеофильном присоединении к кратной углерод-углеродной связи [уравнение (20)]. Для простых алкенов эта реакция крайне редка, поскольку кратная связь слишком обогащена электронами. Однако наличие у двойной связи электроноакцепторных заместителей, таких как NO2, CN, COR и COOR, стабилизует образующиеся карбаниоиы. Генерированные таким путем карбанионы служат интермедиатами в реакциях, имеющих большое синтетическое значение (например, реакции

В табл. 2.7.20 приводятся данные по реакционной способности, указывающие на существование структурных факторов, которые контролируют скорость образования карбанионов при простом нуклеофильном присоединении сульфит-иона.

Заканчивая обсуждение нуклеофильного присоединения к пири-лиевому кольцу, рассмотрим реакцию Н—D-обмена (схема 12) [20]. На первый взгляд, может показаться, что она включает электро-фильное присоединение дейтерона к л-системе гетероцикла. Однако, принимая во внимание инертность ннрилиевого катиона к элек-трофильной атаке, это маловероятно, и более обоснованно допущение, что обмен происходит в соединении (38), образующемся при нуклеофильном присоединении ацетат-аниона с последующим раскрытием цикла, причем (38) может находиться в равновесии с пи-рилиевой солью и легко обменивать в условиях реакции соответствующие атомы водорода на дейтерий. Инертность пирилиевого кольца к электрофильиой атаке подтверждается поведением 2,4,6-трифенилпирилиевого соединения при нитровании (схема 13), которое направляется исключительно в бензольные ядра, а пири-лиевое кольцо остается неизмененым. Следует, однако, отметить иное направление атаки бензольного кольца, связанного с положением 4 пирилиевого цикла [21].

При нуклеофильном присоединении катион тиинилия может превратиться в 2Я- или 4Я-тиинилиденовые производные [111] (схемы 26, 27). Обратное превращение осуществляется путем атаки злектрофила по э/сзо-атому X в соединениях (129) — (132) [89, 112], окислением 2Я-тиона пероксикислотой [113] или преобразованием 4Я-тиона в условиях реакции Реформатского [114].




Нуклеофильным замещением Нуклеофильной циклизации Нуклеофильного присоединения Нуклеофильном присоединении Нагревание реакционной Нагревание соединения

-
Яндекс.Метрика