Файл: Ингольд, К. Реакции свободнорадикального замещения.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 154
Скачиваний: 0
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