Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода, SN у Csp3

Реакционные центры в спиртах, тиолах, аминах и галогенопроизводных

sp3

; Hal

-/

нуклеофильный

Монофункциональные производные углеводородов

Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода

Нуклеофильность - способность к взаимодействию с

Общие закономерности реакций нуклеофильного замещения, SN у

С sp3

(от англ. substitution

1. Связь в молекуле R− Х (субстрат) должна быть достаточно поляризована

2. Оценочные критерии нуклеофильности:

•  нуклеофильность заряженного нуклеофила выше, чем соответствующей нейтральной

3. Замещаемый Х по нуклеофильности должен уступать атакующему Nu

чем больше

Бимолекулярное нуклеофильное замещение, SN2 :

v = k ⋅ [ RX

«атака с тыла»

ПС

δ+

+

_

Н2О

-

-

sp2

«атака с тыла»

sp3

«полное обращение конфигурации»,
«вальденовское обращение»

2. Стереохимия реакции SN2

*

Вальден
Павел Иванович – известный русский, латышский, немецкий химик, ординарный академик

«полное обращение конфигурации»

3. Влияние степени замещения реакционного центра

Относительные скорости реакции SN2:
втор. трет.
CH3Br

трет. галогеналкан

4. Нуклеофильная реакционная способность
реагента

Важна сила нуклеофильного реагента!

5. Влияние растворителя.
Чем полярнее растворитель, тем менее вероятно протекание реакции по

Замещаемый Х по нуклеофильности должен уступать атакующему Nu

чем больше размер

ХУГ- наиболее слабые основания ( галогенид-ионы);

ПУГ – сильные основания (

ОН-, RO-,

ХУГ

ПУГ

спирт

Преобразование ПУГ в ХУГ

Реакции элиминирования –
конкурирующая реакция

CH-
кислотный
центр

нуклеоф. св-ва

α

β

α

основные св-ва

-I

α

β

SN2

Е

Реакции элиминирования

α

β

β1

КОН/спирт

наиболее замещенный алкен

Мономолекулярное нуклеофильное замещение, SN1 (асинхронный механизм, диссоциативный)а

v = k ⋅ [

Реакции трет.алкилгалогенидов

1 стадия

2 стадия

SN1

самопроизвольная
диссоциация

медленная стадия

трет.

2.Cтереохимия реакции SN1
Cтереохимический признак

sp2

рацемизация

I.

II.

sp3

3. Влияние R-

стабильность возникающего карбкатиона

(возможность перегруппировок) R+

"1,2-гидридный сдвиг"

втор.катион

трет.катион

4. Нужен полярный растворитель!
(вода, спирт, уксусная кислота)

(устойчивость R+

5. Сила нуклеофила – не влияет
( нейтральные реагенты C2H5OH )
6. Уходящая

Галогенпроизводные углеводородов

Классификация

Классификация алкилгалогенидов

Перв. бутилхлорид
Втор.бутилхлорид
Трет. бутилхлорид

08.03.2016

08.03.2016

Csp3 – Hal

полярность связи
2. практически нерастворимы
в воде (не образуют

Способы получения

1. Взаимодействие спиртов с галогенидами фосфора

Галогенопроизводные углеводородов

2. Взаимодействие спиртов с тионилхлоридом

3. Получение из альдегидов и кетонов

1. Получение простых эфиров

[ + El ]

Алкоголиз галогенопроизводных:

перв

алкоголят

фенолят

Получение простых эфиров

Алкилирование аминов
(реакция Гофмана, 1850)

19.02.1660 - 12.11.1742 Галле

Гофман Фридрих

2. Аминолиз галогенопроизводных

Амины

Амины

Амины как реагенты в реакциях нуклеофильного замещения:

реагент

Н+

δ+

замещенная аммониевая соль

Алкилирование аминов

Реакция дезаминирования:

перв.
амины

втор.амины

сильные канцерогены!

Н+

азотистая
кислота

спирт

3.Взаимодействие галогеналканов с цианидами

4. Гидролиз галогенопроизводных (получение спиртов):

RCl +H2O + KOH → ROH

Гидролиз гем. дигалогенопроизводного:

Гидролиз тригалогенопроизводного:

SN

Реакция SN у C sp2

группа Х− связана с атомами С в

хлорбензол

арилгалогенид

Hal с трудом поддается
S N замещению !

нужны ЭА заместители

Реакция SN у C sp2

6. Замещение на карбоксилат-анион (получение сложных эфиров):
R- Hal + R'COO−Na+

7. Замещение на нуклеофильную серу:
а) получение тиолов:
ОН -
RHal + H2S

8. Замещение одного галогена на другой, более нуклеофильный

ацетон
RBr

Спирты

Химические свойства

Реакции спиртов 1.Замещение на галогенид-анион (получение алкилгалогенидов):

Реакционная способность субстрата:

2. Спирты как реагенты в реакциях нуклеофильного замещения

реагент

∙∙

08.03.2016

ВИНИЛИН - «бальзам Щостаковского»

поливинилбутиловый эфир

Обладает противомикробным действием, способствует очищению ран,

-

Расщепление простой эфирной связи HI кислотой:

Внутримолекулярные реакции SN:

малый цикл

нуклеофил

внутренний

ХУГ

внешний
нуклеофил

«участие соседней группы»

токсичны

Внутримолекулярные реакции SN:

β-хлорэтилалкилтио-

β-хлорэтилдиалкиламино-
соединения

соединения

Цитоста́тики-

способность тормозить, угнетать или

Боевые отравляющие вещества

иприт

внешний нуклеофил

токсичны для клеток, алкилируют ДНК или белки и сшивают компоненты клеток

Последствия применения иприта

( кожно-нарывное действие )

β-хлорэтильные
производные

Азотный иприт -
применяется при лечении хронического лимфолейкоза (белокровие)

Противоопухолевые

Биологическое значение реакций SN in vivo

R–OH

относится к ХУГ

очень активные субстраты

спасибо за внимание!

Реакции нуклеофильного замещения

08.03.2016