утворюється 1 ,2-дегідробензол вступаєз ними в реакцію Дільса-Альдера:
1.2Основні фактори, які впливають на хід процесу нуклеофільного заміщення
Умовипроведення та хід реакцій нуклеофільної заміни галогену залежить від багатьохфакторів. При виборі оптимальних умов проведення процесу необхідновраховувати особливості хімічної будови субстрату і нуклеофільного реагенту,полярність середовища, природу минає галогену.
Щодозв'язку будови субстрату і його реакційної здатності потрібно відзначитинаступне. Швидкості S N 1реакцій алкільних похідних зростають в ряду: первинний алкіл, вторинний,третинний. Так, константи швидкостей реакцій гідролізу алкілбромідов при 50 Вє Сдля R-С 2 Н 5 ; (СН 3 ) 2 СН-;(СН 3 ) 3 С-відносяться відповідно як 1: 11,6: 1,2 В· 10 6 .Просторові перешкоди в цьому випадку не мають великого значення. Більшетого, збільшення обсягу заступників дестабілізує початковий стан вбільшою мірою, ніж перехідне, що повинно приводити до збільшення швидкостідисоціації. Особливості будови молекули субстрату, що призводять до стабілізаціїутворюється карбкатіонa, повинні приводити до прискорення реакції S N 1заміщення. Це досягається, зокрема, за наявності в О±-положенні дореакційного центру фенільних або аллильной заступників, а також атомів,мають неподілену пару електронів.
Прицьому за силою активації один О±-фенільного радикал відповідає приблизнодвом алкільних заступникам. [3]
ЩоЩодо впливу будови субстрата на швидкість S N 2заміщення то порядок зміни реакційної здатності при переході первинногодо третичному радикалу прямо протилежний спостережуваному при S N 1заміщенні. Первинні галогенопохідні реагують дуже гладко, вторинні -значно гірше, а третинні часто не реагують вооще. Просторовіефекти грають в S N 2заміщенні важливу роль, і низька швидкість для теоретичних галогенідів пояснюється,зокрема просторовими перешкодами для атаки нуклеофілом.
Такимчином, при переході від первинного алкилгалогенидов до трітічному механізмреакції може змінитися від бімолекулярного до мономолекулярного. Перехід відодного механізму до іншого не є різким і залежить від ряду конкретних умов.Принципово можливе протікання реакції по двом механізмам одночасно.
Вароматичних галогенидах, як уже зазначалося, заміщення практично завждивідбувається по бімолекулярного механізму. Винятком є ​​розкладання солейдіазонію. Вплив інших замісників в ароматичному кільці на легкістьзаміщення галогену вивчалося дуже широко. Наявність електроноакцепторнихзаступників в орто-, пара-положеннях істотно полегшує реакцію S N 2 заміщення, електродонорних - ускладнює її.
Сильнеприскорення процесу заміщення галогену під впливом орто-і пара-розташованих нітрогрупидобре відомо. Так, 2,4,6-трінітрогалогенбензоли дуже легко реагують зводою, спиртами, аміаком, первинними та вторинними амінами, утворюючи пикриновуюкислоту, з ефіри або аміди. Дінітрогалогенбензоли реагують з подібними реагентамиповільніше, а мононітро - значно повільніше. Так, пікрілхлорід гідролізуєтьсятак само легко, як хлорангидрид кислоти, заміна галогену в про-іп-хлорнітробензоле проходить в лужному розчині при 130-150 Вє С, ахлорбензол гідролізується до фенолу лише при температурі: 350-400 Вє С ітиску вище 30 МПа під дією 5% розчину лугу.
Ворто-і пара-заміщених хлорбензол легкість заміщення хлору на гідроксилвизначається рядом: N0 2 >> SO 3 H> СООН. Прицьому активація за рахунок NО 2 -групи на кілька порядків вищеактивації за рахунок SO 3 H і СООН-груп. [10]
Привзаємодії заміщених галогенбензолов з метилат натрію активуючадія груп при однаковому їх розміщенні відносно галогену змінюється вВідповідно до рядами:
(14)
Відзначено значнезбільшення рухливості галогену в ароматичному ядрі при наявності в орто-іпара-положенні до нього NH 3 -групи (тобто аміногрупи в кисломусередовищі).
Заступники першого родузначно знижують рухливість галогену і в ряді випадків переводять механізм S N Аг в кінезамещеніе через дегідробензол. При переході допіридину і хіноліну нуклеофільного рухливість галогену підвищується. У цьомусенсі піридин і хінолін можна розглядати як аналоги нітробензолу.4-Галогенпірідіни активніше 2-заміщених; 3-галогензамещенние ще менш активніі в цьому сенсі схожі на фенілгалогеніди.
При переході до діазінамнуклеофільних рухливість атома галоген збільшується. Високою реакційноюздатністю виділяються 2 - і 4-галогенпірімядіни. 2-Хлорпірімідін реагує зн-бутіламіном вже при кімнатній температурі, а 4-хлорпірімідін не можна виділитив індивідуальному стані через легені відщеплення хлору. 2-Хлорпіразін і3-хлорпірідазін також значно активніше 2-хлорпірідіна в реакціяхнуклеофільного заміщення.
У ряді п'ятичленнихгетероциклів реакції нуклеофільного заміщення вивчені ще недостатньо.Галогензамещенние фурани і тіофену щодо інертні в реакціяхнуклеофільного заміщення, хоча їх реакційна здатність вища, ніж увідповідних галогенарілов. Введення сильних електроноакцепторних заступниківзбільшує рухливість галогену.
Просторові факторипри нуклеофільного заміщення в ароматичному ряду не є визначальними, такяк атака спрямована збоку до площини ароматичного ядра.
Залежно від природигалогену порядок реакційної здатності алкилгалогенидов в реакціяхнуклеофільного заміщення виявляється наступним: RI> RВr> RСI> RF.Інше становище спостерігається для є не перехідним станом, апроміжним з'єднанням. Величина позитивного заряду у реакційного центрузалежить не тільки від кількості, розташування і природи інших заступників уядрі, але і від природи замещаемого галогену. Тому в активованихароматичних системах атоми галогену можуть бути заміщені із зростаючою легкістюв ряду I <Вr <СI
Реакційна здатністьреагенту по відношенню до галогенпохідних в реакціях може бути визначена якйого нуклеофільність. Нуклеофільність агентів залежить від їх основності,поляризуемости і сольватації. При переході від протонних до апротонних розчинників,а також до реакцій в газовій фазі відносна реакційна здатність нуклеофілівістотно змінюється.
Вплив розчинника вреакціях нуклеофільного заміщення дуже велике. Перехідний стан S N 1 процесу значно більш полярно, ніж вихідніречовини. Тому збільшення полярності повинне призводити до зростання швидкостідисоціації, а отже, і до збільшення швидкості процесу в цілому. Порядз неспецифічною сольватацией велику роль грає специфічна сольватація, ів першу чергу стабілізація минає галогенід - аніона за рахунок освітиводневих зв'язків з розчинником.
Що стосується виборурозчинника для S N 2 реакції, то в цьому випадку необхіднорозглянути розподіл зарядів у вихідному і перехідному. У відповідності зтеорією Хьюза і Інгольд, реакції біомолекулярного заміщення можна розбити начотири типи за способом розподілу зарядів і передбачити ефект збільшенняполярності середовища:
(15)
Найбільшпоширеними є перші два типи реакції. Викладений підхід, однак,не враховує важливості специфічної сольватації реагентів, тоді як зменшенняспецифічної сольватації нуклеофіл є однією з основних причинприскорення реакцій бімолекулярного заміщення типу аніон - молекула в апротоннихрозчинниках. Вплив природи розчинника в реакціях нуклеофільного заміщеннянастільки велике, що в ряді випадків визначає протікання реакції по S N 1 або по S N 2 механізму.
До числа полярнихрозчинників, що сприяють протіканню реакцій з S N 1 механізму, відносяться протонні розчинники: вода,спирти, карбонові кислоти, аміак. В реакціях нуклеофільного заміщення вонисольватовані як катіони, так і аніони. Тенденція до утворення водневихзв'язків зростає із збільшенням кислотності розчинника.
Багато реакції,протікають в ...
