Файл: Пальм, В. А. Введение в теоретическую органическую химию учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 174

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

п /п

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 56

Некоторые типовые нуклеофилы

Y:A

и соответствующие им

 

 

уходящие группы Y—

 

Y;A-

Y —

Y: A —

Y —

n/n

ХХ'Х"С:~

XX'X''C —

17

0 2N :-

o 2n -

X" X

X" X

18

 

 

1

1

1

1

 

?>Na p -

с = с

 

+C—c —

 

 

1

1

X"' X'

X 1 п III п 1 X

+

X — N = C :-

N=C: -

^ с ар- х

X 1п IIIр 1 0 = С :-

|

X

X'XX"N:

X' X

1 1

С = N:

1

X"

X

1

X' N = N:

X - f e N :

N=N:

XX'N:-

-C = N ; 0 = N :-

1 1

X'" X'

+1

X — c = c — 4-

X — N = C —

N = C —

X G^C —

0 = C—

I

X

XX'X"N

X'

X

 

1

1

 

o II z +

1

 

 

1

 

 

X"

X

 

 

 

 

1

 

X' N = N +—

X Cs=N+

NssN

 

XX'N

 

 

+

 

-C = N

 

0 =

N

 

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

XX'O: X —0 : - X'

6II<~>i1X

F: -

Cl:~

Br:~

I:-

F:

Cl:

Br:

I :

XX'X"P; X S :-

XX'S:

X'

1

X—C=S:

XX'O — X — 0

X'

1 +

X — c = o - F —

Cl

Br —

I

— F —

4-

- C l —

4-

— B r -

4*

I

XX'X"P

XS—

4-

X X 'S -

X'

1 X

1

4-

II U

1 Л(

H

* Гидридный ион, как и протон, в свободном виде в растворах не существует. Передача гидридного иона от донора (восстановителя) к акцептору (окислителю) называется гидридным переходом.

Примечание. 1. Здесь X, X', X" и т. д.— заместители. Знак : обозначает электронную пару, обусловливающую нуклеофильность, если она не участвует в образовании д-связи.

С

и

—атомы углерода и азота, входящие в состав ароматических циклов.

2Ь2


такие, реакционный центр которых слабо поляризуем, мягкие же обла­ дают реакционным центром с высокой поляризуемостью.

Эталоном жесткой кислотности считается протон. Поэтому основ­ ность по Бренстеду характеризует жесткую компоненту обобщенной основности.

Перенося представления о жесткости и мягкости на нуклеофильность, можно различить в ней два компонента, один из которых оп­ ределяется бренстедовской основностью нуклеофила, а другой — поля­

ризуемостью

его реакционного центра. В зависимости от характера

электрофила,

с которым реагирует данный нуклеофил, может преобла­

дать влияние

как жесткости, так и мягкости.

Поскольку активированное состояние для реакции гетеролитической диссоциации еще в достаточной степени напоминает исходное, то в некотором приближении можно допустить, что в процессе активации степень поляризации реакционного центра у электроотрицательной уходящей группы меняется сравнительно мало *.

Из этого следует, что электроотрицательность электроотрицатель­ ной уходящей группы действительно определяется в основном бренсте­ довской основностью соответствующего нуклеофила: электроотрица­ тельность уходящей группы —Y тем больше, чем больше бренстедовская кислотность кислоты Y—Н. Это простое правило соблюдается достаточно хорошо.

По убыванию поляризуемости реакционного центра важнейшие нуклеофилы располагаются в следующий ряд:

S2- > CN- > SOI- и (CHa)3N « 52О Г и (CH3)2NH ^ SH- »

^ C H 3NH2 > I - > NH3 « SCN -«CeH6NH3 > N07 5s O H - ^ N7 S?

Электронное влияние заместителей на нуклеофильность аналогич­ но их влиянию на основность тех же нуклеофилов при неизменности реакционного центра. Влияние заместителей на электроотрицатель­ ность уходящих групп —Y с неизменным реакционным центром (центром основности соответствующего нуклеофила) аналогично их влиянию на кислотность соответствующих кислот Y—Н. Электроотри­ цательные и —^-заместители уменьшают нуклеофильность и увеличи­ вают электроотрицательность уходящей группы. Кроме этого, объ­ емистые заместители обусловливают появление стерических препят­ ствий, уменьшающих нуклеофильность.

3. ВАЖНЕЙШИЕ э л е к т р о ф и л ы и с о о т в е т с т в у ю щ и е

ИМ ЭЛЕКТРОПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ УХОДЯЩИЕ ГРУППЫ

Наиболее важные типы электрофилов и соответствующих им элек­ троположительных уходящих групп приведены в табл. 57.

* Другими словами, допускается, что основные изменения в степени поляриза­ ции осуществляются при достижении активированного состояния со стороны нуклео­ фила и электрофила в качестве исходных продуктов.

283


Т а б л и ц а 57

оторые типовые электрофилы ЕЛ+ и соответствующие им электроположительные уходящие группы Е—

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

Ед +

(Н + )

ХХ ' Х " С + X " X

11

с= с

11

Х' " Х '

Х- С = С Х ' X '

Х- С = 0

X '

X — C = N — X "

X '

X — c = s

X 1 n III z

о II n II о

s = c = s

^

C ap

1x:

0 IIг

0

II ■ X - S +

II 0

0

II X — P +

1 X '

X X ' X " B

X X 'X " A 1

X X ' Z n

N a + (K + , L i + ) X — M g +

E—

H —

X X ' X " C -

X " X

-: С — C —

11

X я' X '

x \

/

x '

 

C = C —

 

X '

 

X - C - O

:

 

I

 

X '

 

X — C — N — X

1

1 X '

X — C — S : 1

X — C = N ~

I

I

0 — C — 0 : “

1

S = C — S

|

X — N — 0

I

I

0

и

X - S —

II 0

0

II X — P —

X '

X X ' X " B —

X X ' X " A 1 —

X X ' Z b —

N a — ( K — , L i - X - M g -


 

 

Продолжение табл. 57

Ед +

Е—

п/п

 

20

X—Zn +

X - Z n -

21

X—Hg +

x - H g -

22

—Cl *

—Cl-

23

Вг*

Br~ —

24

—I *

—1- —

* —Cl, —Вг и — I являются центрами электрофильности, благодаря наличию вакантных d-орбиталей.

При сопоставлении электрофильности с электроположительностью соответствующей уходящей группы можно руководствоваться прави­ лом, согласно которому увеличение первой сопряжено с уменьшением второй. Однако при этом следует иметь в виду сказанное в предыдущем разделе о жесткости и мягкости обобщенных кислот.

В пределах данного типа электроотрицательные заместители уве­ личивают электрофильность и уменьшают электроположительность уходящих групп. Заместители типа -\-R уменьшают электрофильность и увеличивают электроположительность уходящей группы.

4. РЕАГЕНТЫ, СОСТОЯЩИЕ ИЗ ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОЙ И

ЭЛЕКТРОПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ УХОДЯЩИХ ГРУПП, СОЕДИНЕННЫХ ДРУГ С ДРУГОМ

Большое значение в органической химии имеют соединения (суб­ страты) типа Е—Y, состоящие из электроотрицательной и электропо­ ложительной уходящих групп, непосредственно связанных друг с другом. Такие соединения способны к спонтанной гетеролитической диссоциации:

Е— Y Ea+ + Y:a ~

Возникающие электрофил ЕА+ и нуклеофил Y:A“ могут участвовать в дальнейших гетеролитических реакциях, в том числе и в рекомбина­ ции с образованием исходного соединения. Однако такая рекомбина­ ция становится мало вероятной, если в реакционной среде присутствует нуклеофил Y :'A_ более активный, чемтот (Y:A_), который образовался за счет электроотрицательной уходящей группы исходного реагента. В таком случае конечный результат гетеролитической диссоциации с

последующим соединением Е А+ с нуклеофилом Y :'A~

из реакционной

среды идентичен результату нуклеофильного замещения:

Y:'a ~ + Ea+ —* Е — Y'

' '

По аналогии с приведенной схемой можно представить диссоциацию субстрата Е—Y с очень электроположительной группой Е— в при-

285