Файл: Ингольд, К. Реакции свободнорадикального замещения.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 154

Скачиваний: 0

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

188

Глава VII

 

Перэфиры

Поведение

перэфиров, ароил- и ацилперекисей в условиях тер­

мического разложения весьма сходно. В 1951 г. Бломквист и Феррис [71] установили, что константа скорости первого порядка реак­ ции разложения трет-бутилпербензоата в ароматических раствори­ телях немного возрастает с увеличением концентрации перекиси. Скорости разложения этого перэфира и перекиси бензоила в ряде «быстрых» растворителей изменяются параллельно [72]. В частно­ сти [72], разложение заметно ускоряется в ди-н-бутиловом эфире и к-бутиловом спирте. Кроме того, в н-бутилацетате, другом «быст­ ром» растворителе, при добавлении 0,2 М стирола (акцептора сво­ бодных радикалов) скорость снижается до ее значения в аромати­ ческих растворителях. Отсюда был сделан вывод, что разложение перэфиров можно индуцировать свободными радикалами.

Позже Уолинг и Азар [69], исследуя скорости и продукты разло­ жения трег-бутилпербензоата и трег-бутилперацетата в спиртах и эфирах, подтвердили механизм свободнорадикального цепного про­ цесса. В случае 0,2—0,4 М раствора трег-бутилперацетата при75°С было установлено, что длина цепи составляет приблизительно 250— 300 во вторичных спиртах и около 60 в н-бутиловом спирте. Про­ дуктами (в молях на 1 моль перэфира) разложения пербензоата и перацетата во втор-бутиловом спирте при 100° С были трег-бутило- вый спирт (0,95 и 0,61 соответственно), ацетон (0,05 и 0,03), бензол (0,05 и 0,00), бутанон-2 (1,41 и 0,81) и С 0 2 (0,04 и 0,07). Высокий выход грет-бутилового спирта и низкий выход С 0 2 имеют исключи­ тельное значение, поскольку именно ацетокси-радикал подвергался бы быстрому декарбоксилированию (если бы образовывался в ходе реакции). Следовательно, на основании состава продуктов можно сделать вывод, что трег-бутоксильный радикал является перенос­ чиком цепи и атакует ацилперекисный кислород по аналогии с пе­ рекисью бензоила, например:

( С Н 3 ) 3 С О - + С Н 3 С Н 2 С Н О Н С Н з — ( С Н 3 ) 3

СОН + С Н 3 С Н 2 С ( О Н ) С Н 3

(74)

0

S

 

 

С Н 3 С Н 2 С ( О Н ) С Н 3 + RcloOC ( С Н 3 ) з — С Н 3

С Н 2 С О С Н 3 +

 

 

 

о

 

 

 

(I

 

 

 

+ RCOH + ( С Н 3 ) 3 С 0 -

(75)

Другие продукты также согласуются с этим направлением реакции. Из вторичных спиртов образуются с высоким выходом ожидаемые кетоны, но выходы альдегидов из н-бутилового спирта были низ­ кие, по-видимому, из-за дальнейшего окисления ожидаемого «-мас­ ляного альдегида.

Разложение перэфиров в эфирных растворителях также приво­ дит к почти количественному выходу грег-бутилового спирта и


Su2-Pea.KU,uu у атомов

элементов группы

VIA

189

очень небольшому выходу СОг [69]. Скорости

разложения

были

наименьшими в диизопропиловом

эфире, довольно низкими в ди-н-

бутиловом и только в циклических эфирах, таких, как тетрагидрофуран, становились сравнимыми со скоростями в спиртах. Это раз­

личие приписано тому обстоятельству,

что

степень

разложения

а-алкоксиалкильных

радикалов

(всегда присутствующих при прове­

дении разложения

в эфирах) путем (3-элиминирования

и участия их

в конкурирующих

реакциях, например с диизопропиловым эфиром,

может существенно

изменяться.

 

 

 

 

 

 

о

с н 3

с н 3

о

 

С Н 3

 

R ( W

H C - 0 - C O C R + R'0.

 

 

С Н 3

I

I

 

 

' I

 

I

 

 

 

с н 3

с н 3

(76)

Н - С - О - С

I

 

I

 

 

 

 

С Н 3

 

СНз

- С Н 3 С О С Н 3 + С Н 3 С Н С Н 3

 

 

 

Алкильный радикал, образующийся в результате ^-элиминирова­ ния, обнаруживает меньшую тенденцию к росту цепи, чем а-алко- ксиалкильный радикал, производный от него. В случае циклических эфиров следует предположить обратимость процесса разложения с [{-элиминированием, поскольку образующиеся фрагменты неус­ тойчивы

/

\

 

/ \

 

 

 

(77)

\

/

/

V

 

О

н

о

Уолинг и Азар [69] считают, что наиболее очевидное объяснение атаки, происходящей на ацилперекисный кислород, связано со стерическими требованиями, поскольку атака со стороны другого перекцсного кислорода встречает такие же препятствия, как в неопентильной системе. С энергетической точки зрения действительно в процессе 5н2-реакции должен образоваться резонансно стабили­ зованный ацилокси-радикал. Поскольку процессы быстрого разло­ жения индуцируются только радикалами, обладающими сильными электронодонорными свойствами, то очевидно, что в переходном состоянии важную роль играют вклады полярных структур типа

R ' - . C f

. С ( С Н 3 ) 3

X s o . . .

6 х

R +

 

Заслуживают внимания еще несколько 8н2-реакций, включаю­ щих перэфиры и углерод-центрированные радикалы. Так, Бартлетт, Бензинг и Пинкок [73] показали, что разложение ди-грег-бутилпер-



190 Глава VII

оксиоксалата в диизопропиловом эфире протекает как быстрый

индуцированный

цепной процесс,

который ингибируется

кислоро­

дом или стиролом. В продуктах

индуцированного

разложения не­

ожиданно обнаружен

(в молях на моль

перекиси)

изопропилизо-

пропениловый

эфир

(0,89) (а не ожидаемый

ацилаль)

наряду

с трег-бутшювым спиртом (2,02)

и С 0 2

(1,96).

Наиболее

вероят­

ный механизм, по-видимому, включает промежуточное образование моно-грег-бутилпероксалата.

О О

II I

(СНз)зСООССООС ( С Н 3 ) з + ( С Н 3

) 2 СОСН ( С Н 3 ) 2

- *

 

 

ОО

с н 2

 

— ( С Н з ) з С О . +НО(!(!оОС(СНз)з

+ С Н з С О С Н ( С Н з ) 2

(78)

2 С 0 2

+ ( С Н 3 ) 3 С О Н

 

 

Как упоминалось выше, разложение перекиси ацетила в диизо­ пропиловом эфире не дает ожидаемого ацилаля [61]. В этом случае изопропилизопропениловый эфир не обнаружен, но с высоким выхо­ дом образовался так называемый «остаток», который в основном состоит из заполимеризовавшегося эфира.

Ван Сикл [74] сообщил, что разложение дициклогексилпероксидикарбоната в бензоле при 50°С включает два процесса: простое разложение и разложение, индуцированное радикалом; оба про­ цесса при концентрации перекиси ~ 0,1 М сравнимы по значению. Продуктами разложения являются С 0 2 , циклогексанол и циклогексанон, и на этом основании можно предположить, что индуцирован­ ное разложение происходит путем отрыва сс-водорода из циклОгексанового кольца.

- О С - О . / Ч — О С О О С О —

 

 

 

+1

II

II

 

 

 

 

О

о

 

 

 

 

 

- ОСОН

— О С О О С О -

 

 

II +

II

о

(79)

 

 

 

 

 

 

о

о

 

 

 

 

1

 

 

 

 

- О Н

= 0

 

- О С О -

 

 

+ с о 2

+

с о 2

+ ||

 

 

 

 

 

о

Для перэфиров известна также реакция внутримолекулярного гомолитического замещения под действием углерод-центрирован- ных радикалов. В 1958 г. Милас и Голубович [75] сообщили, что


5и2-Реакции

у атомов элементов группы VIA

191

при разложении трег-бутилпероксиизомасляной кислоты в отсутст­ вие растворителя образуется полиэфир а-оксиизомасляной кислоты. Для объяснения этих результатов Бартлет и Гортлер, основываясь на своих собственных данных по разложению ди-трег-бутилперок- сидифенилмалоната в кумоле, предложили следующий механизм:

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

I!

 

R- + ( С Н 3 ) 2

СНСООС ( С Н 3 ) з — RH 4- ( С Н 3 ) 2 С

ООС ( С Н 3 ) 3

(80)

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

II

 

 

 

( С Н 3 ) 2 с

ОС ( С Н 3

) 3 ( С Н 3

) 2 С

О +

( С Н 3 ) 3 с о .

(81)

 

 

 

С Н 3

О

 

 

 

/ г ( С Н 3 ) 2 С

О

I

/

 

(82)

 

- с - с - о -

 

I

СНо

Вытеснение rper-бутоксильного радикала под действием трет-бу- тилперокси-радикала [реакция (81)] представляет собой процесс типа Sni, приводящий к образованию нестабильного а-лактона; последний в свою очередь полимеризуется в полиэфир. Возмож­ ность протекания подобной реакции подтверждена Гортлером и Салтцманом [77], которые генерировали 2'рет-бутилпероксиизобу- тирильный радикал разложением ди-грет-бутилового эфира пероксидиметилмалоновой кислоты

О

 

 

 

JJ

 

о

 

С Н з х ^ С О О С ( С Н 3 ) 3

jj

 

С Н 3 / \ С 0

0 С ( С Н 3 ) 3

( С Н 3 ) 2 С ^ \ > 0 С ( С Н 3 ) + ( С Н 3 ) 3 С О - + С 0 2

(83)

о

 

 

 

При этом также образуется полиэфир а-оксиизомасляной кислоты. Основным продуктом разложения ди-трет-бутилового эфира пероксидифенилмалоновой кислоты в кумоле является полиэфир