Файл: Ингольд, К. Реакции свободнорадикального замещения.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 176

Скачиваний: 0

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

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