Файл: Ингольд, К. Реакции свободнорадикального замещения.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 176
Скачиваний: 0
118 |
Глава V |
изопропил (10,0)>этил |
(5,5) >н-пропил (4,0) — н-бутил (3,8) > м е - |
тил (1). Такое изменение скоростей означает, что на реакцию оказы вают влияние пространственные затруднения заместителей. Неко торые доказательства того, что гомолитическое замещение может протекать через образование интермедиата, время жизни которого достаточно, чтобы прореагировать со второй молекулой тетраалкилолова, получены при изучении конкурирующих реакций. Пред лагаемый механизм включает ступенчатую 5н2-реакцию:
Br- + R4 Sn п [R 4 Sn - Br+] - w R3 SnBr + |
R. |
(134) |
[ R 4 S n - B r + ] ' - f R 4 S i w R 4 S n + R3 SnBr + |
R'- |
. (135) |
Дополнительное подтверждение свободнорадикалы-юго меха низма бромирования и иодирования получено при изучении реакции
с оптически |
активным (1-метил-2,2 |
-дифенилциклопропил)триме- |
||
тилоловом [140]. Исследование продукта реакции |
в ССЦ, 1-бром |
|||
(или |
иод)-1-метил-2,2-дифенилциклопропана, показало, что реак |
|||
ция |
протекает |
с небольшой степенью |
сохранения |
конфигурации, |
что согласуется с промежуточным образованием алкилЫюго ради кала и, следовательно, 5н2-процессом у атома олова. Общую реак цию с иодом можно представить следующим образом:
|
|
Sn(CH3)3 |
|
|
I |
|
Sn(CH3)2I |
|
|
У ш 3 -c±T |
сен5 |
У^снз + |
№>)2снс=сн2 |
||||
н5с6 |
с6н5 |
н5 |
с6 |
н5с6 |
с6н5 |
сн |
||
Выход, % |
|
|
|
42 |
|
41 |
4 3 |
|
Оптическая |
% |
69 |
|
2 3 |
|
69 |
* |
|
чистота, |
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(136) |
В реакции соединений тетраалкилолова с перфторалкилиодидами с небольшим выходом получаются R 3 SnC„F 2 n + i, по-видимому, в результате 5н 2-атаки по атому олова, которая сопровождается замещением углеводородного радикала у олова [121]. Трифторметильные радикалы, полученные фотолизом гексафторацетона, всту пают в 8н2-реакцию с тетраметилоловом [ПО].
CF3 - + |
( C H 3 ) 4 |
S n - C F 3 S n ( C H 3 ) 3 + |
C H 3 . |
(137) |
Константа скорости |
этой |
реакции при |
150°С |
равна I X |
Х Ю 4 л - м о л ь ^ - с - 1 . |
|
|
|
|
Более интересный пример реакций этого типа сообщен недавно Сато и Моритани [141]. 1,1-Дифенил-1-станнациклогептадиен-2,6
Sn2-P&iKiiuu у атомов элементов группы IVА |
119 |
(1) в эфирном растворе при облучении гладко превращается в димер (2) (34%) и полимер (56%)). Те же продукты образуются в изопропиловом спирте и бензоле. Полимер получен также при проведении реакции в кипящем бензоле в темноте, но в присутствии азо-быс-изобутиронитрила. Предложена следующая схема реакции:
Реакция N-бромсукцинимида с тетрабутилоловом и с бензилтрибутилоловом в ацетоне при 35 °С представляет собой свободнорадикальный цепной процесс, который инициируется трег-бутилгипонит- ритом и полностью ингибируется гальвиноксилом [142]. Сукцинимидильный радикал вступает в 5н2-реакцию у атома олова, замещая бутильный радикал в случае тетрабутилолова и бензильный радикал из бензилтрибутилолова. В реакции с количественными выходами получаются бромистый бутил (или бромистый бензил) и N-трибутилстаннилсукцинимид. Даже в присутствии трехкратного избытка N-бромсукцинимида отщепляется только одна алкильная
120 Глава V
группа. Кинетика реакции с тетрабутилоловом согласуется со сле дующими стадиями роста и обрыва цепей.
О |
|
О |
|
|
N - + ( C 4 H 9 ) 4 |
S n - > | N - S n ( C 4 |
H 9 ) g + C 4 H 9 . |
(140) |
|
А1 |
О |
А1 |
о |
|
|
|
|
||
С 4 Н 9 . + |
| |
NBr — C 4 H 9 B r + |
^ ^ N . |
(141) |
|
О |
|
о |
|
о |
|
|
|
|
N - —• нерадикальные продукты |
(142) |
О
Реакция (140) является скоростьопределяющей, а реакция обрыва цепи (142) представляет собой рекомбинацию двух сукцинимидильных радикалов. Если предположить, что константа скорости по следней реакций по величине совпадает с константами других ре акций радикал—радикал в растворе, а именно 2 • 109 л • м о л ь - 1 • с - 1 , то &i4o = 8 • 103 л • м о л ь - 1 • с - 1 при 35 °С.
Такие же кинетические закономерности получены в случае бензилтрибутилолова при концентрациях ниже 0,25 М. Однако при кон центрациях оловоорганического соединения выше 0,5 М кинетиче ские результаты свидетельствуют о том, что скоростьопределяю щей стадией роста цепи служит реакция отрыва брома бензильным радикалом, а обрыв цепи происходит в результате рекомбинации двух бензильных радикалов. Стадии роста цепи и константы ско рости, найденные для них, приведены ниже:
О
N . + C 6 H 5 C H 2 S n ( C 4 H 9 |
) 3 - 1,2• 10s л • м о л ь - ' - с - 1 |
|
|
О |
|
|
|
|
о |
|
|
|
II |
|
|
- | |
N S n ( C 4 H 9 ) 3 |
+ C 6 H 5 C H 2 . |
(143) |
О
Бп^-Реащии у |
атомов элементов группы |
IVА |
|
121 |
О |
|
|
О |
|
С 6 Н 5 С Н 2 - + j ^ N B r |
6 - Ш 5 д - м о д ь " ' - с " ' - > С 6 Н 5 С Н 2 |
В г + |
( \ . |
(144) |
О |
|
|
о |
|
Купчик и Лениган [143] ранее сообщили, что N-бромсукцинимид реагирует с тетрафенилоловом в кипящем четыреххлористом угле роде, давая бромбензол. При этом, вероятно, также образуется N-трифенилстаннилсукцинимид, который быстро гидролизуется. Сравнительно недавно подобная реакция обнаружена между N- бромсукцинимидом и триметил-/г-толилоловом, в котором селек тивно отщеплялась n-толильная группа [144]. Ни для одной из этих реакций механизм не обсуждался. Очевидно, возможен свободно радикальный цепной механизм, как и в случае тетраалкильных про изводных. Однако даже более вероятен гетеролитический (электрофильный) разрыв связи арилуглерод — олово, так как известно, что N-бромсукцинимид и дибензилдифенилолово после 30-минут ного кипячения в хлороформе дают бромбензол, сукцинимид и дихлорид дибензилолова [145]. В случае свободнорадикального ме ханизма следовало бы ожидать образования бромистого бензила,
так как бензильный |
радикал должен более |
|
легко замещаться |
||
у атома олова, чем фенильный. |
|
|
|
||
Тетра-н-бутилолово медленно реагирует |
с |
тиофенолом при |
|||
100 °С |
в присутствии |
инициатора, |
образуя |
фенилтиотрн-н-бутил- |
|
олово |
[146]. Возможный механизм |
заключается |
в 8н2-атаке фенил- |
тиенильным радикалом по атому олова.
Д . Свинец
Свинецорганические соединения менее стабильны, чем оловоорганические, и поэтому их химия менее изучена. Несмотря на это, известен ряд примеров 8н2-реакций у атома свинца.
Гексаэтилдиплюмбан реагирует при комнатной температуре с кислородом и ацильными перекисями [147], с тетраацетатом свинца и нитрозоацетанилидом [126] почти точно так же, как гексаэтилдистаннан. Так как гексаэтилдиплюмбан (и другие реа генты) термически стабильны при этой температуре, вероятно, логично предположить для этих реакций радикальный цепной меха низм, одна из стадий которого представляет собой реакцию оксирадикала у атома свинца с образованием триэтилплюмбильного радикала
RO- + ( C 2 H 5 ) 3 P b P b ( C 2 H 5 ) 3 - R O P b ( C 2 H 5 ) 3 + ( C 2 H 5 ) 3 P b . |
(145) |
122 |
Глава |
V |
Производные |
тетраалкилсвинца |
реагируют с пер фтор алкил- |
иодидами при нагревании или облучении ультрафиолетовым све том, давая соединения типа RsPbCnFW+i [121]. По аналогии с взаи модействием олово- и диоловоорганических соединений с этими иодидами реакцию в случае производных свинца, вероятно, можно изобразить следующим образом:
|
CF3 - + |
( С Н 3 ) 4 РЬ - ( С Н 3 |
) 3 PbCF3 |
+ С Н 3 . |
|
(146) |
||||
|
|
С Н 3 . + C F 3 |
I - ^ C H 3 I |
+ C F 3 - |
|
|
|
(147) |
||
При взаимодействии |
0,005 моля |
перекиси |
бензоила |
с |
0, моля |
|||||
тетраэтилсвинца |
при |
80 °С |
образуются |
следующие |
продукты |
|||||
(в молях на моль |
перекиси): С 0 2 |
(0,04), С2 Н4 |
(0,38), |
С 2 Н 6 (0,92), |
||||||
к - СЛю |
(0,26) и (С2 Н5 )зРЬОС(0)СбН5 (0,60) |
[119, 135]. |
Высокие |
|||||||
выходы |
этана, бутана |
и бензоата |
триэтилсвинца свидетельствуют |
о протекании процесса 5н2-типа у атома свинца с замещением этилыюго радикала
С 6 Н 5 С ( 0 ) 0 - + ( С 2 Н 5 ) 4 РЬ - ( С 2 Н 5 ) 3 РЬОС ( О ) С 6 Н 5 + С 2 Н 5 . |
(148) |
В реакции трег-бутоксильных радикалов (полученных термиче ским разложением трет-бутилпероксиоксалата) с тетраэтилсвинцом образуются этильные радикалы [148]. Эти радикалы реагируют с 2-нитрозо-2-метилпропаном, и образующийся радикал, этил-трет- бутилнитроокись, идентифицирован методом ЭПР-спектроскопии
( С Н 3 ) 3 С О . |
+ Р Ь ( С 2 Н 5 ) 4 ^ ( С Н 3 ) 3 С О Р Ь ( С 2 Н 5 ) 3 + С 2 Н 5 . |
(149) |
С 2 Н 5 - |
- r - ( C H 3 ) 3 C N O ^ ( C H 3 ) 3 C N ( 6 ) C 2 H 5 |
(150) |
При фотоинициированном аутоокислении тетраэтилсвинца по лучается некоторое количество этилперокситриэтилсвинца [137]. При температурах ниже 50 °С длина цепи меньше единицы, но уве личивается с повышением температуры. Реакция
С 2 Н 5 0 0 . + ( С 2 Н 5 ) 4 Р Ь ^ С 2 Н 5 О О Р Ь ( С 2 Н 5 ) 3 + С 2 Н 5 . |
(151) |
должна быть крайне медленной и иметь очень высокую энергию активации.
Тетраметилсвинец и тетрафенилсвинец в толуоле реагируют при комнатной температуре с N-бромсукцинимидом, образуя почти ко личественно сукцинимиды триметилсвинца и трифенилсвинца [149]. Экзотермической реакции предшествует индукционный период, что