Нуклеофильное замещение у карбонильных центров

В результате на атоме углерода карбонильной группы возникает эффективный положительный заряд б а на атоме кислорода — отрицательный заряд б —. Поскольку атом углерода электронно-дефицитен, то он представляет собой удобный центр для нуклеофильной атаки. Эта атака в зависимости от природы X в карбонильном соединении R—СО—X приводит к различным результатам — присоединению по двойной связи С=0 (нуклеофильное присоединение, Х=Н или R) или замещению X на Y (нуклеофильное замещение, Х=ОН, OR, NHo, Hal и др.). [c.182]

Из изложенного выше очевидно, что эффективность нуклеофильного и общего катализа зависит от факторов, определяющих скорости взаимодействия основания с карбонильным углеродом и скорости переноса протона соответственно. Как общий основной катализ, так и реакции нуклеофильного замещения включают атаку положительного центра основанием. В случае общего основного катализа положительно заряженным атомом является протон, а в реакции нуклеофильного замещения — карбонильный углерод, несущий частичный положительный заряд. [c.38]

Подавляющее большинство нуклеофильных замещений при ароматическом и карбонильном атоме углерода и многие реакции при винильных центрах протекают по бимолекулярному механизму. Вследствие этого ему уделено в настоящей работе основное внимание. [c.183]

Таким образом, в отличие от нуклеофильного замещения у атома углерода карбонильной группы в производных карбоновых кислот при нуклеофильном замещении у тетраэдрического атома фосфора образование новой связи между приближающимся нуклеофильным реагентом и реакционным центром раскрытия фосфорильной группы не происходит. Это обусловлено в основном тем, что добавочная валентность у атома фосфора может образовываться за счет его вакантных Зй-орбит. Однако, как уже отмечалось ранее, эти же орбиты могут участвовать и в образовании л-связей между заместителями и фосфором (такими, как Н0 , НаН- и др.). Такое сопряжение приводит к большей занятости З -орбит фосфора, что в свою очередь приводит к затруднению нуклеофильной атаки на атом фосфора. [c.504]

Переходное состояние при нуклеофильном замещении у атома углерода карбонильной группы производных карбоновых кислот характеризуется 5р -гибридизацией и имеет форму тетраэдра переходное состояние нуклеофильного замещения у тетраэдрического атома фосфора характеризуется 5р й-гибридизацией и в большинстве случаев имеет форму тригональной бипирамиды с атомом фосфора в центре и с подходящей и уходящей группами в вершинах этой бипирамиды. [c.544]

Таким образом, из рассмотренных примеров видно, что скорость фосфорилирования холинэстераз, по-видимому, определяется теми же факторами, которые являются общими для нуклеофильного замещения у тетраэдрического атома фосфора, в том числе и р- — -сопряжением заместителей с Зй-орбитами фосфора в переходном состоянии. Если это так, то, очевидно, те же факторы будут определять и скорость дефосфорилирования активных центров эстераз. Как уже отмечалось выше, факторы, определяющие скорость нуклеофильного замещения у тетраэдрического атома фосфора, имеют существенные особенности по сравнению с факторами, определяющими скорость нуклеофильного замещения у атома уг лерода карбонильной группы в производных карбоновых кислот. По-видимому, именно эти различия с учетом особенностей строения активных центров эстераз и являются причиной, почему дефосфорилирование активных центров эстераз при нуклеофильной атаке молекулой воды — крайне медленный процесс, в то время как дезацетилирование протекает с огромными скоростями. [c.585]

Ацилирующие агенты. Относительная реакционная способность ацильных соединений как ацилирующих агентов зависит от реакционной способ-][ости различных замещаемых групп в процессах нуклеофильного замещения у карбонильных атомов углерода. На рис. 14.5 показан обычный порядок изменения реакционной способности. (Обратите внимание на включение сюда таких групп, которые подробно не обсуждались.) Указанная последовательность изменения реакционной способности существенно отличается от той, которая наблюдается при нуклеофильном замещении у насыщенных атомов углерода ( гл. 10). Так, нанример, омыление сложных эфиров свидетельствует о реакционной способности группы КО в качестве замещаемой группы. Почти никогда не наблюдалось щелочное расщепление простых эфиров, которое соответствовало бы замещению у насыщенных центров. [c.312]

Пространственные препятствия проявляются также в реакциях орто-замещенных ацетофенонов. Карбонильная группа незамещенного ацетофенона (24) располагается целиком в плоскости бензольного кольца. Взаимодействующие с карбонильной группой реагенты могут приблизиться к ее реакционному центру (карбонильному атому углерода), подходя перпендикулярно к плоскости бензольного кольца. Если же в орго-положениях находятся объемистые заместители, то ацетильная группа повернута перпендикулярно плоскости бензольного кольца [формула (25)], подход нуклеофильного реагента к атому углероДа карбонильной группы блокирован со всех сторон снизу — бензольным [c.311]

Реакции нуклеофильного замещения характерны для ка б но-вых кислот и их функциональных производных (табл. 7.2). В дополнение к электрофильному (1), основному (2) и слабому СН-кислотному (3) центрам, имеющимся в альдегидах и кетонах, в молекулах карбоновых кислот и Их функциональных производных присутствует также связанный с атомом углерода карбонильной группы заместитель X (потенциальная уходящая группа, нуклеофуг), способный уходить в виде аниона Х или сопряженной кислоты НХ. [c.194]

Гетеролитические реакции карбонильной группы аналогичны нуклеофильному замещению у насыщенного атома углерода схема VIII 3) В обоих случаях реакционным центром служит атом, несущий положительный заряд, и нуклеофильный реагент, атакуя его своей неподеленной парой электронов, вытесняет электронную пару, образующую химическую связь в исходной молекуле [c.243]

Другой важный фактор при определении возможности протекания процесса замыкания цикла связан с геометрией подхода нуклеофильного центра к электрофильному в пер содном состоянии. Хорошо известно, например, что при бимолекулярном нуклеофильном замещении при насыщенном атоме углерода реализуется переходное состояние, в котором нуклеофил приближается со стороны, противоположной уходящей группе. Атака нуклеофилом карбонильной группы предпочтительна сверху или снизу плоскости связи С=0 под углом, близким к тетраэдрическому. Преимущественные направления атаки нуклеофилами различных электрофильных центров продемонстрированы на рис. 4.5. Вероятно, небольшие отклонения от подходящей геометрии допустимы (обзор см. [7]), однако напряжение в некоторых типах процессов, приведенных на рис. 4.4, затрудняют образование циклов с пятью и меньшим количеством атомов. Например, можно предположить, что процесс эндо-триг невыгоден для образования циклов с числом атомов, меньшим [c.84]

Невозможность замыкания хлорлактонного кольца может определяться не только экранирующим влиянием заместителей у кетогруппы, но и пространственным строением соединяющего звена. Принято считать, что для реакций нуклеофильного замещения при sp -углеродном атоме карбонильной группы оптимальный угол атаки при подходе нуклеофила к плоскости я-связи составляет 95—105°. При рассмотрении структуры хлорангидридов антрахи-нон-1-карбоновой кислоты (I),4-бензоилтиофен-З-карбоновой кислоты (II), 2-арил-1,3-индандионил-2-уксусной кислоты (III) видно, что в этих молекулах группа С=0 жестко фиксирована в плоскости кольца (не может вращаться вокруг связи СО—Аг) и, следовательно, исключена возможность образования такой конформации, в которой плоскости электрофильного и нуклеофильного центров занимают взаимно перпендикулярное положение [c.69]

Механизм Ф. состоит в бимолекулярном нуклеофильном замещении у атома фосфора (8л 2-механизм, см. Реакционная способность), что было экспериментально доказано Вальденовским обращением при Ф. в работах с оптически активными фосфорсодержащими соединениями. Механизм Ф. характеризуется рядом особенностей и, в частности, одно из главных различий механизма Ф. от ацетилирования состоит в том, что если ацетилирование в переходном состоянии сопровождается раскрытием карбонильной группы, то прп Ф. фосфорильная группа, как правило, не раскрывается. Согласно общепринятой точке зрения, переходное состояние нри Ф. в наиболее типичном случае, напр, при гидролизе галогенангидридов к-т фосфора, имеет форму тригональной бинирамиды с атомом фосфора в центре ( рз . дбриддзацця). [c.253]

Однако подобное сопряжение между реакционным центром и алкоксигруппой при нуклеофильном замещении у тетраэдрического атома фосфора проявляется в значительно меньшей степени, чем -в случае нуклеофильного замещения у углерода карбонильной группы производных карбоновых кислот. Так, например, если в фосфорсодержащих соединениях введение алкоксигрунпы приводит к снижению константы скорости нуклеофильного замещения в десятки раз, то ацетилхлорид гидролизуется примерно в 10 раз быстрее, чем этилхлорформиат 1205, 206] (см. табл. 8 на стр. 483), причем энергия активации для первого соединения на 9 ккал]моль ниже, чем для второго соединения [207]. Такое изменение энергии активации является величиной такого же порядка, как энергия [c.515]

Хорошо известно, что некоторые ангидриды кислот фосфора взаимодействуют с активными центрами эстераз, подавляя их ферментативную активность 1101, 216, 218, 377]. Механизм этого процесса, подробно рассматривался в ряде последних работ [188, 195, 369 377, 405], в том числе в настоящей монографии О Брайна. Хотелось бы отметить только следующее. В большинстве работ, в том числе и в исследованиях последних лет, зачастую механизм нуклеофильного замещения у тетраэдрического атома фосфора в активных центрах эстераз рассматривался как совершенно аналогичный механизму нуклеофильного замещения у атома углерода карбонильной группы ацетилхолина. Следует учитывать, что когда более 10 лет назад Уилсон выдвинул идею создания антидота-реактива-тора [400, 401, 515, 5161 и, так же как и Нахманзон [402], рассматривал процесс фосфорилирования и дефосфорилирования активных центров эстераз как аналогичный ацетилированию и дезацетили-рованию этих центров, то в то время подобная постановка вопроса была оправдана и даже необходима, так как она значительно способствовала пониманию механизма угнетения эстераз фосфорорганическими ингибиторами и, самое главное, помогла решить вопрос о том, какова должна быть структура молекулы реактиватора-антидота, чтобы она обладала большим сродством к поверхности фермента [411]. [c.582]

При нуклеофильном замещении у этих атомов в активных центрах эстераз, в котором, в частности, может участвовать и неподеленная пара электронов кислорода алкоксигруппы серина во-вторых, вследствие различной роли поляризуемости и основности нуклеофильных реагентов при нуклеофильном замещении у атома углерода карбонильной группы и атома фосфора и серы в производных кислот этих элементов и вследствие недостаточно высокой поляризуемости молекулы водыГ наконец, в-третьих, из-за слабо выраженного электрофильного взаимодействия в пуш-пульном механизме нуклеофильного замещения у центрального атома ацильной группы, которое в активных центрах эстераз осуществляется за счет образования водородной связи между нуклеофильным центром ацильной группы и кислотной группой эстераз. Или, иначе говоря, можно предположить, что если в активных центрах эстераз существовали бы более сильные кислотные группировки, например кислоты Льюиса — ионы металлов, то, возможно, это могло бы привести к более эффективной нуклеофильной атаке молекулы воды на центральный атом фосфора и серы и эстеразы не угнетались бы производными кислот этих элементов [c.591]

Для введения боковых цепей в маркомолекулы ПВС можно использовать реакции привитой полимеризации и привитой поликонденсации. Активные центры для роста цепей прививаемого полимера можно создавать введением в макромолекулу ПВС групп, способных участвовать в реакциях полимеризации и нуклеофильного замещения, радиационным воздействием и т. д. Для проведения реакций привитой полимеризации на ПВС волокнах можно использовать образование в них карбонильных, карбоксильных, гидро-перекисных, диазогрупп, а также двойных связей [10, 51]. [c.323]

При замещении у атома углерода карбонильной группы порядок нуклеофильности отличается от порядка для насыщенного атома углерода — он точнее коррелирует с основностью. Это, по-видимому, обусловлено тем, что атом углерода карбонильной группы с его частичным положительным зарядом в большей степени напоминает протон, чем атом углерода в насыщенном реакционном центре. Таким образом, карбонильный углерод—намного более жесткая кислота, чем насыщенный атом углерода. Установлен следующий порядок нуклеофильности для таких субстратов [276] Ме2С = Ы0 > >Е10->Ме0->0Н->0Аг->Ыз->Р >Н20>Вг- 1-. Мягкие основания практически не действуют на карбонильный углерод. [c.79]

Электрофильным центром является углеродный атом карбонильной группы, при атаке которого нуклеофилом (карбанионом, например) реализуется замещение коферментной функции (СоА-З-). Нуклеофильную активность в молекуле активного ацетила" в условиях основного катализа проявляет метильная группа основание отщепляет от метила ацетильного фрагмента закисленный водород, формируя таким способом карбанионный центр. Суммируя эти возможности ацетил-З-СоА, нетрудно увидеть, что одна молекула активного ацетила выступает в роли нуклеофила и может замещать кофер-ментиый фрагмент другой такой же молекулы, образуя уже четырехуглеродный фрагмент — ацетоацетил-З-СоА. [c.132]

НУКЛЕОФИЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ, гетеролитич. р-ции орг. соед. с нуклеоф. ребятами (нуклеофилами, от лат. nu leus-ядро и греч. рЫ1ёо-люблю). К нуклеофилам относят анионы и молекулы (орг. и неорг.), к-рые при участии в р-ции отдают свою пару электронов на образование новой связи. Общая черта Н.р.-атака нуклеофила по электронодефицитному центру, завершающаяся присоединением реагента или замещением уходящей группы, напр, нуклеоф. замещение у насыщ. атома углерода или в ароматич. кольце, нуклеоф. присоединение к карбонильной группе или алкенам и алкинам, нуклеоф. замещение у карбонильного атома углерода, нуклеоф. замещение у атома фосфора. [c.305]

Влияние заместителей на реакционную способность замещенных фенилизоцианатоз находится в соответствии с предполагаемым механизмом реакции. Если стадия, определяющая скорость процесса, включает атаку карбонильного углерода нуклеофильным агентом, то оттягивание электрона от реакционного центра облегчало бы ее. Так, л-нитрофенилизоцианат, две возможные резонансные формы которого показаны ниже, должен был бы обладать большей реакционной способностью, чем фенилизоцианат, за счет индуктивного эффекта нитрогруппы. Напротив, электронодонорные заместители, уменьшающие положительный заряд карбонильного углерода, затрудняли бы атаку нуклеофильным агентом и замедляли бы реакцию. [c.170]

Наконец, следует отметить, что замещение атомов водорода в положениях 2,6 ароматического кольца на алкильные заместители или атомы галогена не оказывает существенного влияния на характер поглощения молекулы метиленхинона в УФ-области спектра. Их роль в стабилизации метиленхиноновой системы, вероятно, связана только с пространственным экранированием реакционного центра. Так, УФ-спектры 2,6-диметил- и 2,6-ди-7 рет-бутилметилен-хинонов (при одинаковых концентрациях) практически полностью, совпадают, хотя последний более устойчив . В ИК-спектрах 2,6-диалкилметиленхинонов наблюдается полоса поглощения сопряженной карбонильной группы (дублет), причем ее интенсивность и положение в спектре также зависят от характера а-заместителя Указанные особенности строения метиленхинонов и определяют их поведение в различных реакциях электрофильного и нуклеофильного присоединения. [c.246]

Присоединение реагентов с нуклеофильным атомом углерода к моносахаридам происходит так же, как к обычным альдегидам и кетонам. Во многих случаях альдегидная группа превращается при этом в спиртовую. То, что в этих реакциях присоединение происходит действительно к карбонильной форме сахара, до некоторой степени подтверждается тем, что гликозиды не присоединяют реагентов с нуклеофильным углеродом (можно было бы думать, что гликозиды и циклические формы сахаров в этих случаях могут реагировать в виде гли-козильных карбокатионов, но этого, по-видимому, не. происходит). В реакциях с соединениями, содержащими нуклеофильный углерод, в качестве исходного сахара обычно берут производное его оксо-формы с замещенными гидроксилами. Поскольку сахара обладают центрами асимметрии, обычно присоединение к ним реагентов с нуклеофильными углеродными атомами приводит к образованию одного из энантиоморфных форм в преобладающем количестве. [c.117]

Третья возможность — одностадийное замещение X на V— обычно рассматривается как невероятная [240]. Как механизм А, так и механиз1м Б допускают возмол ность катализа кислотами Бренстеда и Льюиса. Однако механизм А предполагает, что нуклеофильный центр системы КСОХ должен находиться при X, тогда как в случае механизма Б центром координации с кислотами Бренстеда и Льюиса служит карбонильный кислород. Различие между этими механизмами в известной мере зависит от природы атакующего нуклеофильного реагента У, и поэтому дальнейшее обсуждение будет построено по типам реакций. [c.339]

Критическое рассмотрение различных по своей природе реакций по.зво-ляет заключить, что корреляция между скоростями реакций и основностью является скорее исключением, чем правилом. Действительно, многие реакции замещения при насыщенном реакционном центре не обнаруживают никакой зависимости от основности нуклеофила, даже если рассматривать соединения, сильно отличающиеся по реакционной способности [55]. Однако такие реакции весьма чувствительны к другим свойствам нуклеофила. В этом отношении подобные реакции отличаются от реакций замещения с участием монозамещенных фосфатов, которые не обнаруживают почти никакой чувствительности ни к основности, ни к любым другим свойствам нуклеофила (за исключением стерических требований). Табл. 6 отражает типичный порядок нуклеофильной способности при насыщенном атоме углерода на примере реакции замещения при р-атоме углерода в Р-пропиолактоне. Отметим, что иодид на порядок более реакционен, чем ион ацетата, хотя основность его, вероятно, более чем в 10 раз меньше. Очевидно, переходные состояния этих реакций иные по сравнению с реакциями с участием карбонильной группы, и они не обнаруживают сходства с модельным процессом присоединения протона к нуклеофилу. Были предприняты многочисленные попытки найти тот фактор или факторы (иные, чем основность), которые коррелируют с нуклеофильной реакционной способностью в этих реакциях. Эти поиски выявили множество свойств, в большей или меньшей степени пригодных для этой цели, однако тот факт, что поиски продолжаются, указывает, что ни одна из найденных корреляций не является полностью удовлетворяющей и что до сих пор до конца не известна сущность этого явления. [c.75]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология