Главная --> Справочник терминов


Различных нуклеофилов В результате замещения также получают в зависимости от типа реакции разные конечные продукты, если протекают конкурентные реакции различных нуклеофильных реагентов или ггли эти реагенты бифункциональны. Этот вопрос более подробно рассмотрен в разд. Г.2.З.

Поскольку требованием Swl-мехакизма является реакция карбениевого иона с нуклеофиламк на быстрой стадии, следующей за определяющей скорость ионизацией, было бы желательно иметь независимые данные по улавливанию карбениевых ионов нуклеофилами. Триарил-метильные катионы реагируют с нуклеофилами достаточно медленно, что позволяет изучать их традиционными методами, что дало много информации относительно силы различных нуклеофильных частиц, Это обсуждается в следующем разделе данной главы. Более простые карбе-ниевые ионы более реакционноспособны; здесь необходимо использовать специальные методы для определения их чрезвычайно высоких скоростей реакции с нуклеофилами. Бензильный катион был подучен импульсным радиолизом в 1,2-дихлорэтане и были определены константы абсолютных скоростей его реакций с метанолом, этанолом, бромид-и иодид-ионами [31]. Константы скоростей второго порядка для этой группы нуклеофилов находятся в интервале 10т—10ш ЛН-с-',

Сопряженное присоединеине нуклеофильного агента в р-положеине енона приводит к енолят-иону в качестве интермедиата, который после протонирования по а-углеродному атому образует насыщенный продукт присоединения. Конечный результат соответствует, таким образом, формальному присоединению по двойной углерод-углеродной связи без затрагивания карбонильной труппы. В действительности же именно наличие карбонильной группы в а,р-ненасыщеином карбонильном соединении является движущей силой сопряженного присоединения различных нуклеофильных реагентов, поскольку неактивированиая электроноакцепторной группой двойная связь не способна к реакциям нуклеофильного присоединения.

Поляризация С=О-связи (и. = 9-10~30 Кл-м, в спиртах 4-10~30 Кл-м) приводит к тому, что п-связь чрезвычайно легко поляризуется и раскрывается при атаке различных нуклеофильных реагентов. Эти реакции составляют основу химии альдегидов и кетонов.

Такие реакции также чувствительны как к электронному, так и стерическому влиянию заместителей, присутствующих в гетероцикле, причем это влияние способно иногда приводить к полному обращению типичного порядка реакционной способности [36] также, как это наблюдается при использовании различных нуклеофильных агентов: например, замещение в 2,4-дихлорпиримидине под действием три-н-бутилстанниллития проходит по положению 2 [37]. Возможно также селективное восстановление [38].

которая называется оксидной или эпоксидной. Простейшим представителем среди мономеров является этиленоксид (1,2-эпо-ксиэтан). Наличием эпоксидной функциональной группы характеризуются эпоксидные смолы и эпоксидированные соединения» Большинство методов количественного определения эпоксидной группы основано на легкости присоединения этиленоксида-ми различных нуклеофильных реагентов, например хлористого или бромистого водорода, и образования этиленхлор- или эти-ленбромгидринов. Последние определяют алкалиметрическим или ацидиметрическим титрованием. Реакция протекает с обра-

Оказалось, что новый подход к синтезу гетероциклических соединений, заключающийся в нуклеофильном замещении атома фтора во фрагментах С?2 или CF, находящихся в а-положении к кратной связи, характерен для перфто-рированных ненасыщенных соединений. К настоящему времени выявлены примеры реализации этого процесса с образованием различных по величине гетероциклов и различных нуклеофильных центров. Так, возможность нуклео-фильного замещения атома фтора в группе С?2, находящейся при кратной связи, показана в [45, 46] на примере реакции ди(перфторалкенил)дисульфидов 12 с P(NEt2)3, приводящей к образованию 2-трифторметил-2-фтор-3-гексафтори-зопропилидентиирана 13.

Алкилперфторалкениловые эфиры легко расщепляются по связи кислород-углерод под действием различных нуклеофильных агентов, в том числе фторид-иона, с образованием соответствующих енолятов [74]. Помимо этого наблюдается конкурентная реакция, приводящая к фторсодержащим тетрагидрофура-нам. Например, из 2-трифторметил-1-р-хлорэтокси-1,3,3,3-тетрафторпроп-1-ена при действии фторида цезия получен 1,1-дифтор-2,2-бис(трифторметил)тетра-гидрофуран. Очевидно, в результате присоединения фторид-иона по двойной связи винилового эфира генерируется карбанион, который вступает в реакцию внутримолекулярной нуклеофильной циклизации с участием группы СН2С1.

Замещение атома галогена основаниями. Атом хлора в нафтиридине, находящийся в а- или у-положении, может замещаться под действием различных нуклеофильных реагентов, в том числе алкоголятов металлов [14—16, 98, 100, 101], фенола [5, 45], меркаптидов металлов [101], аммиака [102], различных аминов [11, 14, 16, 45] и гидразинов [9, 11, 13, 41]. Реакция с аминами нашла применение для синтеза аналогов некоторых антималярийных препаратов [5, 53, 57, 103, 104]. Так, например, 4-хлор-1,5-нафтиридин, полученный из соответствующего 4-оксипроизводного, при взаимодействии с 1-диэтилами-но-4-аминопентаном, дал соединение XIII с выходом 85% [5].

был превращен в соответствующее 7-хлорпроизводное (VII). Атом хлора в положении 7 легко замещается под действием различных нуклеофильных агентов [6], что делает возможным получение разнообразных 7-производных. Найдено, что 5,7-диоксипиразоло[4,3-с!]пиримидин (VIII) гладко галоиди-руется в положение 3 [1, 2]

Замещение атома галогена основаниями. Атом хлора в нафтиридине, находящийся в а- или у-положении, может замещаться под действием различных нуклеофильных реагентов, в том числе алкоголятов металлов [14—16, 98, 100, 101], фенола [5, 45], меркаптидов металлов [101], аммиака [102], различных аминов [11, 14, 16, 45] и гидразинов [9, 11, 13, 41]. Реакция с аминами нашла применение для синтеза аналогов некоторых антималярийных препаратов [5, 53, 57, 103, 104]. Так, например, 4-хлор-1,5-нафтиридин, полученный из соответствующего 4-оксипроизводного, при взаимодействии с 1-диэтилами-но-4-аминопентаном, дал соединение XIII с выходом 85% [5].

Нитрогруппа, находящаяся в электронодефицитных положениях гетероароматических.ядер, легко замещается при действии различных нуклеофилов. Так, в приводимом ниже примере N-оксид 4-нит-ропиридина превращается в N-оксид 4-хлорпиридина при действии такого слабого нуклеофила, как ацетилхлорид [186]. Аналогичным путем с помощью других нуклеофилов можно синтезировать другие 4-замещенные пиридин-Й-оксиды [161].

состояния, иллюстрируется данными табл. 9.7, которые относятся к реакциям различных нуклеофилов с газра-фенокси- и иа/га-метоксибеизилхлоридами в 70%-ном водном ацетоне при 20 °С. В отсутствие нуклеофилов идет реакция гидролиза, вероятно, по механизму 5^1 (СИП), для которого отношение констант первого порядка ?i(PhO)/M(MeO)=135. При добавке нуклефилов, приведенных в табл. 9.7 (их реакции с данным субстратом являются бимолекулярными), соотношение ?i(PhO)/?i(MeO) изменяется. Можно полагать, что наиболее сильный из взятых нуклеофилов, N3", дает «тесное» переходное состояние с относительно слабым растяжением связи С-С1, малым зарядом на беизильном атоме углерода и малой зависимостью скорости реакции от заместителя в арильной группе. Более слабые нуклеофилы NCV, PhSCV) образуют значительно более «рыхлое» переходное состояние со значительным положительным зарядом на атоме углерода, поэтому влияние заместителей на эту реакцию почти такое же, как и при SV1-гидрелизе.

Совершенно очевидно, что относительная нуклеофильность различных нуклеофилов должна изменяться для реакции замещения у sp -гибридного углерода по сравнению с замещением у sp2-гибридного углерода и тем более у другого электрофильного центра, например у атома серы в RS^— Z^ при обмене лигандов у платины в комплексах платины (II) и т.д.

Реакционная способность дегидробензола и других аринов чрезвычайно велика, вследствие чего промежуточные соединения такого типа никогда не удавалось выделить в нормальных условиях. Спектроскопические данные указывают на их существование в газовой фазе лишь в течение нескольких микросекунд. Неустойчивость аринов обусловлена тем, что в боковой тг-связи перекрьшание плохое, и вследствие этого возмущение лр2-гибридных орбиталей, образующих эту связь, невелико. Следовательно, ВЗМО боковой тг-связи расположена значительно выше, а НСМО - значительно ниже соответствующих граничных орбиталей нормальной я-связи в ацетилене. По этой причине арнны энергично присоединяют по боковой я-связи даже очень слабые нуклеофилы, и селективность при присоединении различных нуклеофилов мала. Так, например, относительная активность галогенид-ионов по отношению к дегидробензолу уменьшается в ряду Г (60) > Вг" (10) > СГ (1). Этапов, метанол и другие спирты реагируют с ними лишь в сто раз медленнее, чем бромид-ион. Реакционная способность дегидробензола по отношению к нуклеофилъным агентам убывает в ряду RS" > (СбНд)зС" > СбНдС^С" > енолят-ионы > СбНэО" ~ Г > Вг" > СГ > ROH ~ Н2О, характеризующим дегидробензол как легко поляризуемую мягкую кислоту Льюиса. Легкая поляризуемость обусловлена узкой энергетической щелью между ВЗМО и НСМО.

Протонированием при действии HBF4 комплекса диена с карбо-нилом железа в присутствии оксида углерода легко получить катионы тетракарбонил-л-аллилже^еза. Такие катионы могут подвергаться действию различных нуклеофилов, давая продукты

Для 6-хлор-1,2,3-бензотиадиазола (365) может быть написано несколько канонических форм, в которых имеется положительно заряженный хлор и делокализованный по циклической системе отрицательный заряд. Атом хлора в этом соединении легко подвергается нуклеофильному замещению при действии различных нуклеофилов в водном диметилсульфоксиде [161]. В 5-хлорпро-изводном (366) цикл расщепляется и образуется дисульфид (367). Известны примеры электрофильных реакций, причем кватерни-зация 1,2,3-бензотиадиазолов приводит исключительно к производным по атому азота в положении 3, например (368), что было доказано независимым синтезом этого продукта. Скорости ква-тернизации ряда тиа- и селенадиазолов изменяются в следующем ряду: 1,2,3-бензоселенадиазол > 2,1,3-бензоселенадиазол > 1,2,3-бензотиадиазол > 2,1,3-бензотиадиазол, что согласуется со значениями первых констант ионизации этих соединений [161]. 1,2,3-Бензотиадиазолы реагируют с радикалами; например, в случае фенильного радикала (генерируемого из УУ-нитрозоацетанилида) образуется смесь дифенилдисульфида, тиантрена и дибензотиофена [127, 161]. Фенилтиильный радикал тоже вызывает выброс азота и образование ряда серусодержащих гетероциклов [162].

Тот факт, что сам нуклеофил может влиять на структуру переходного состояния, иллюстрируется данными табл. 9.8, которые относятся к реакциям различных нуклеофилов с пара-фенокси- и иара-метоксибензилхлоридами в 70%-м водном ацетоне при 20 "С. В отсутствие нуклеофилов идет реакция гидролиза, вероятно, по механизму SNl (СИП), для которого отношение констант первого порядка fc^PhOyfc^MeO) = 135. При добавке нуклеофилов, приведенных в табл. 9.8 (их реакции с данным субстратом являются био молекулярными), соотношение fc^PhCO/fc^MeO) изменяется. Можно полагать, что наиболее сильный из взятых нуклеофилов, N3"~, дает «тесное» переходное состояние с относительно слабым растяжением связи С— С1, малым зарядом на бензильном атоме углерода и малой зависимостью скорости от заместителя в арилъной группе. Более слабые нуклеофилы (NO3~, PhS03~) образуют значительно более «рыхлое» переходное состояние со значительным положительным зарядом на атоме углерода, поэтому влияние заместителей на эту реакцию почти такое же, как и при SNl -гидролизе.

Совершенно очевидно, что относительная нуклеофильность различных нуклеофилов должна изменяться для реакции замещения у ^-гибридного углерода по сравнению с замещением у ^-гибридного углерода и тем более у другого электрофильного центра, например у атома серы в RS8 +- Z8" при обмене лиган-дов у платины в комплексах платины (II) и т.д.

Реакционная способность дегидробензола и других аринов чрезвычайно велика, вследствие чего промежуточные соединения такого типа никогда не удавалось выделить в нормальных условиях. Спектроскопические данные указывают на их существование в газовой фазе лишь в течение нескольких микросекунд. Неустойчивость аринов обусловлена тем, что в боковой я-связи перекрывание плохое, и вследствие этого возмущение ^-гибридных ор-биталей, образующих эту связь, невелико. Следовательно, ВЗМО боковой я-связи расположена значительно выше, а НСМО — значительно ниже соответствующих граничных орбиталей нормальной я-связи в ацетилене. По этой причине арины энергично присоединяют по боковой я-связи даже очень слабые нуклеофилы, и селективность при присоединении различных нуклеофилов мала. Так, например, относительная активность галогенид-ионов по от-

Как ангидриды, так и хлорангидриды по своей карбонильной активности превосходят все другие производные кислот*. Причина этого становится понятной, если вспомнить, как увеличивается карбонильная активность кислот, при замене НО- в карбоксильной группе на ОРС14-группу. Ангидриды и хлорангидриды - устойчивые соединения, гидроксилы карбоксильных групп которых заменены соответственно на карбалкокси-группу или хлор. Как карбоксилат-, так и хлорид-анионы, являются хорошими уходящими группами (см. разд. 2.1.1) и поэтому легко замещаются при действии различных нуклеофилов. Реакция, как и в случае кислот, протекает через стадию раскрытия карбонильной группы. В общем виде процесс можно изобразить следующим образом:

Как ангидриды, так и хлорангидриды по своей карбонильной активности превосходят все другие производные кислот*. Причина этого становится понятной, если вспомнить, как увеличивается карбонильная активность кислот, при замене НО- в карбоксильной группе на ОРС14-группу. Ангидриды и хлорангидриды - устойчивые соединения, гидроксилы карбоксильных групп которых заменены соответственно на карбалкокси-группу или хлор. Как карбоксилат-, так и хлорид-анионы, являются хорошими уходящими группами (см. разд. 2.1.1) и поэтому легко замещаются при действии различных нуклеофилов. Реакция, как и в случае кислот, протекает через стадию раскрытия карбонильной группы. В общем виде процесс можно изобразить следующим образом:




Различных пластических Расчетными значениями Различных потребителей Различных природных Различных промежуточных Различных растительных Различных релаксационных Различных соединений Различных стабилизаторов

-
Яндекс.Метрика