Растворители участие в нуклеофильном замещени

Сверху вниз в группах периодической системы нуклео-фильность возрастает, хотя основность падает. Так, обычный порядок нуклеофильности галогенидов выглядит следующим образом 1->Вг->С1 >р- (хотя, как будет показано ниже, этот порядок зависит от природы растворителя). Аналогично любой серосодержащий нуклеофил сильнее соответствующего кислородсодержащего аналога, и то же справедливо для соединений, содержащих фосфор и азот. Главная причина различий между основностью и нуклеофильностью заключается в следующем меньшие по размеру отрицательно заряженные нуклеофилы лучше сольватированы обычными полярными протонными растворителями, т. е. поскольку отрицательный заряд С1 по сравнению с I" более сконцентрирован, первый более плотно окружен оболочкой молекул растворителя, которая образует барьер между нуклеофилом и субстратом. Это особенно важно для полярных протонных растворителей, молекулы которых могут образовывать водородные связи с нуклеофилами небольшого размера. В качестве доказательств можно привести следующие факты многие реакции нуклеофильного замещения с участием небольших отрицательно заряженных нуклеофилов значительно быстрее происходят в полярных апротонных, чем в протонных растворителях [260], и в ДМФ — апротонном растворителе — порядок нуклеофильности галогенид-ионов имеет следующий вид С1->Вг->1- [261]. В другом эксперименте, проведенном в ацетоне, в качестве нуклеофилов были использованы ВщЫ+Х- и их (где Х- галогенид-ион). Ассоциация галогенид-иона в первой соли значительно ниже, чем в иХ. Относительные скорости реакций с участием ЫХ составили для С1- 1, для Вг- 5,7 и для 1 6,2 это нормальный порядок, тогда [c.76]

Следует отметить, что стадия ионизации в реакции (2.13) аналогична соответствующим стадиям в 5м1- и 5м2-реакциях с участием алифатических соединений. Например, процесс перехода от начального ковалентно-связанного состояния к биполярному или ионному активированному комплексу (переходному состоянию) в реакциях сольволиза галогеналканов аналогичен стадии ионизации в реакции (2.13). Следовательно, определяющие ионизацию свойства растворителей важны и при изучении влияния растворителей на реакции нуклеофильного замещения [161] (см. разд. 5.4.1). [c.81]

Следовательно, протонные растворители должны, как правило, ускорять реакции нуклеофильного замещения В частности, именно по этой причине 5к-реакции с участием галогеналканов и эфиров сульфокислот обычно проводят в средах, состоящих полностью или частично из воды, спиртов или карбоновых кислот. Энергия водородных связей в начальном и переходном состояниях часто превышает изменение энергии Гиббса в ходе активации, обусловленное электростатическими эффектами растворителей. С другой стороны, в 8к2-реакции (5.101) атакующий нуклеофильный реагент Y также может специфически сольватироваться протонными растворителями тогда его реакционная способность, а следовательно, и скорость 8к2-реакции будут снижаться. Примеры специфической (электрофильной) сольватации анионов-нуклеофилов и уходящих групп в З -реакциях можно найти в работах [264—269, 581—585] опубликованы также соответствующие обзоры [581, 582]., .... [c.299]

В последнее время в результате сравнения многочисленных экспериментальных данных сформировалась следующая точка зрения бимолекулярное нуклеофильное замещение с участием хлорангидридов может протекать в зависимости от условий реакции и природы растворителя по двум путям [c.335]

Тетраалкил пирофосфаты представляют собой умеренные фос-форилирующие агенты по отношению к спиртам, аминам, а также другим анионам фосфатов в присутствии основания. Тетраарило-вые эфиры очень неустойчивы и фосфорилируют без основного катализатора [13, 225]. С полностью этерифицированными несимметричными соединениями X следует обращаться осторожно, особенно в полярных растворителях, так как очень легко протекают реакции обмена с образованием двух симметричных эфиров. Это происходит, по-видимому, в результате последовательных реакций нуклеофильного замещения с участием основания или [c.84]

Влияние растворителей на реакции алифатического нуклеофильного замещения изучали Хьюз и Ингольд. Для этой цели они применили простую качественную модель сольватации, учитывающую только электростатические взаимодействия между ионами (или биполярными молекулами) и молекулами растворителя Как в начальном, так и в переходном состояниях [16, 44]. В за-аисимости от того, являются ли реагирующие частицы нейтральными, отрицательно или положительно заряженными, все реакции нуклеофильного замещения и элиминирования можно отнести к трем типам. Далее можно достаточно обоснованно предположить, что степень сольватации непосредственно связана с характером электрического заряда реагирующей час- гицы, а именно степень сольватации а) возрастает при повы-Щении величины заряда б) понижается при делокализации заряда в) при нейтрализации заряда снижается в еще большей степени. Отсюда следует, что общий эффект растворителя на реакции с участием нейтральных, положительно или отрицательно заряженных частиц можно суммировать следующим образом [c.204]

Считается, что 4-метовсннеофилтозилат, являясь первичным производным, тем не менее подвергается сольволизу по механизму 8ы1 с согласованным анхимерным содействием р-ариль-ной группы без участия нуклеофильных растворителей и внутреннего возврата контактной ионной пары [37]. Более сложную картину влияния растворителей на сольволиз -арилалкил-тозилатов предложили Шлайер и др. Они показали, что при сольволизе первичных и вторичных -арилалкильных производных конкурируют два механизма — с содействием р-арильной группы ( д) и без ее содействия ( а), причем каждый из механизмов приводит к своим продуктам реакции [168]. Причина этого заключается в конкурирующем замещении уходящей группы соседней арильной группой или молекулами растворите 1 [c.512]

Образование аринов [схема (63)] происходит при реакции отщепления с участием либо аниона (103), либо нейтральной молекулы (104). Наиболее широко в качестве анионных уходящих групп используются галогены необходимый анион (105) образуется при реакции галогенароматических предшественников с сильными основаниями [схема (64)]. С этой реакцией конкурируют прямое нуклеофильное замещение и взаимный обмен между металлом и галогеном. Поскольку как стадия металлирования (ki), так и стадия отрыва галогена (к ) обратимы, то направление реакции зависит от многих факторов, включая природу галогена и основания, температуру, растворитель и наличие других заместителей в ароматическом кольце [89]. [c.604]

Специфическая сольватация (образование водородных связей, it-комплексов и других донорно-акцепторных комплексов) в ряде случаев оказывает более сильное влияние на скорость и направление реакции, чем неспецифическая (электростатическая) сольватация. В этом случае растворитель проявляет специфическое химическое сродство к одному или ко всем участникам реакции. Так, на скорость нуклеофильного замещения при насыщенном атоме зтлерода (механизм 8 ,1 и Sj,2) большое влияние оказывает сольватация отщепляемого аниона, которая в протонных растворителях HS (вода, спирты или карбоновые кислоты) осуществляется преимущественное участием водородных связей [c.143]

Такими двумя последовательно образующимися формами ион- пар должны быть контактная и сольватно-разделенная ион-пары, причем рацемизации подвергается контактная ион-[ пара, а во взаимодействии с растворителем (сольволизе) при-1ет участие сольватно-разделенная ионная пара. Проанализировав огромный экспериментальный материал, Уйнстейн предложил наиболее общую схему, описывающую мономолекулярного нуклеофильного замещения и вклю-несколько форм ионных частиц [c.137]

Б. Нуклеофильное замещение галогена. Имеется много сообщений о реакциях нуклеофильного замещения (8, 2), использующих высокую нуклеофильность обнаженных анионов, образованных при участии краун-зфиров или криптандов в малополярных растворителях. [c.224]

Многие реакции нуклеофильного замещения протекают с активным участием растворителя, хотя это и не находит своего отражения в кинетическом уравнении реакции. Растворитель (зо1у) сначала входит в координационную сферу иона металла, а затем быстро замещается на входящий лиганд 5, что оказывается намного быстрее прямого замещения [c.64]

На рисунке изображена зависимость (Ац) для нескольких реакций, а в таблице приведены некоторые значения к и к . Не все эти величины получены из графиков зависимости к% (Ао)- Напротив, многие из этих значений рассчитаны в результате более подробного анализа экспериментальных данных, который будет описан ниже. Рассмотрение данных, приведенных в таблице, позволяет сделать вывод, что каталитическое действие аминов представляет собой весьма общее явление, хотя с количественной стороны этот эффект может выглядеть различно, а иногда его даже трудно обнаружить. Из уравнения (21) легко видеть, что мерой каталитического эффекта является отношение к /к . Такой катализ наблюдался для более чем пяти различных аминов в пяти различных растворителях, причем субстратом служил не только 2,4-динитрохлорбензол, но и соответствующие бром-и иодпроизводные. Применявшиеся растворители были как более полярные, так и менее полярные, чем амины-реагенты. Это обстоятельство, равно как и отчетливая пропорциональная зависимость скорости каталитической реакции от концентрации аминов, показывает, по-видимому, что каталитическое действие этих реагентов обусловлено не обычным влиянием растворителя (среды), а действительным участием аминов в стадии, определяющей скорость. Аналогичный катализ аминами наблюдался и при нуклеофильном замещении в гетероциклах. Триэтиламин, пиридин и анилин катализируют реакцию сыжж-трихлортриазина с анилином [78]. [c.53]

Такая реакция идет в две стадии. Она начинается с диссоциации галогеналкила на ионы под влиянием молекул растворителя. Скорость этой диссоциации чрезвычайно мала и определяет скорость всей реакции замещения. Образующийся при диссоциации карбониевый ион, и.меющий плоское строение, в дальнейшем быстро взаимодействует с реагентом или молекулой растворитатя (что более вероятно), образуя конечный продукт замещения, состоящий из равных количеств стереоизомеров (рацемат) (см. гл. VI, 5). При таком механизме реакции скорость замещения зависит исключительно от концентрации исходного галогеналкила и не зависит от концентрации реагента у = —X]. Такой механизм реакции называется мономолекулярным нуклеофильным замещением и обозначается символом 5 1. Реакциям с таким механиз.мом благоприятствуют больщая полярность растворителя и устойчивость карбкатиона, которая зависит от участия заместителя (алкильных групп) в распределении положительного заряда за счет - -/-эффекта этих групп. Чем больше водородных атомов в. метильной группе за.мещено на радикалы [например, в случае трет-бутила (СНз)зС— , тем равномернее распределение этого заряда по всем углеродным атомам карбкатиона и тем более стабилен этот ион. [c.90]

Энергии сольватации ионов не только в воде, но и в других растворителях существенно превышают таковые для нейтральных молекул, поэтому может сложиться впечатление, что в реакциях с участием ионов и нейтральных молекул термодинамика процесса будет определяться почти исключительно сольватацией ионов. Онако это не всегда так. Рассмотрим, например, две реакции нуклеофильного замещения в водном растворе при 298 К [c.170]

Реакции сольволиза с участием тройной связи. Участие в реакции сольволиза тройной связи (так же как и кумулированных двойных связей) может считаться особым случаем присоединения карбониевого иона (или углеродного атома, имеющего частичный характ карбониевого иона) к ацетиленовой связи, хотя в некоторых случаях это можно представить как прямое нуклеофильное замещение тройной связи в конкуренции с растворителем. [c.51]

Все реакции с алкил- и арилгалогенидами или с сульфенилгалогенидами являются реакциями типа 5лг2, в которых нуклеофильное замещение идет по атому серы с образованием сульфонов. Однако, так как натриевые соли сульфиновых кислот практически не диссоциируют в слабополярных растворителях, то в их среде реакции протекают с участием ионных пар. Поэтому, например, при взаимодействии в метиленхлориде соли сульфиновой кислоты с активным алкилирующим агентом — реагентом Меервейна — получаются 0-алкилированные соединения [c.427]

Первые попытки формальной кинетической обработки результатов изу. чения потерь обменной емкости ионитов при нагревании в различных средах [69, 122—129] не привели к положительным результатам. Определенные успехи в этом направлении были достигнуты при использовании новых представлений о механизме происходящих процессов как о реакциях электрофнль-ного и нуклеофильного замещения функциональных групп ионитов с участием сорбированных растворителя и компонентов раствора, предложенных автором монографии с сотр. [119—121, 130]. [c.29]

Прп изучении кинетики реакций электрофильного и нуклеофильного замещения функциональных групп ионитов с участием в качестве одного из реагентов сорбированного растворителя диффузия молекул растворителя к фиксированным ионам не может лимитировать процесс, так как система всегда находится в состоянии равновесия (предельного набухания) и фиксированные группы окружены молекулами реагента в соль-ватационных слоях. Если же растворенное вещество (электролит или неэлектролит) является одним из компонентов реакции, необходимо оценивать его диффузию и равновесное содержание в фазе ионообменника. [c.125]

Выше нами было показано, что при нагревании во в e объеме ионитов протекают реакции электрофильного и нуклеофильного замещения функциональных групп с участием молекул растворителя и растворенных веществ в фазе ионита. Если реагентом является сорбированный растворитель, образующий практически гомогенный раствор сольватированных противоионов в осмотическом растворителе, то, как показано выше на примере диффузии воды и серной кислоты, диффузией растворителя и продуктов реакции на кинетику химической реакции можно пренебречь. В строгом смысле набухший ионит нельзя считать замкнутой системой, так как продукты реакции выходят из зоны реакции во внешний раствор и распределяются между сорбированным и внешним раствором (в статических условиях) или целиком удаляются (в проточной системе). В то же время относительно исходных реагентов — функциональных групп и сорбированного растворителя — набухший ионит является псевдозамкнутой системой, включающей полимерную матрицу, функциональные группы и сорбированный растворитель, [c.133]

Участие компонентов среды в качестве реагентов в реакциях электрофильного или нуклеофильного замещения функциональных групп ионита, естественно, приведет к тому, что скорость этих процессов станет различной и будет зависеть от активности реагента в этих реакциях. Количественная оценка роли среды в процессах замещения функциональных групп возможна только в тех случаях, когда определены константы скорости реакций. Если в результате каталитических превращений самой среды при нагревании в присутствии ионита происходит изменение ее состава, то при оценке ее роли в процессе замещения функциональных групп необходимо учитывать истинный состав сорбированного раствора, а на его первоначальное состояние. Например, при нагревании сульфокатионитов в спиртах вследствие дегидратации спиртов в фазе ионнта фактически образуется водно-спиртово-эфирно-олефиновая смесь, и в этом случае нельзя говорить о стойкости катионита в спиртах, так как в реакциях электрофильного замещения сульфогрупп помимо молекул спирта принимают участие вода, простой эфир и олефин в соответствии с их реакционной способностью и мольной долей в составе сольватных оболочек противоионов. Поэтому при проведении опытов в статических условиях с ограниченным количеством органического растворителя трудно получить объективную информацию о влиянии природы среды на стойкость функциональных групп в реакциях электрофильного и нуклеофильного замещения. Для получения такой информации опыты необходимо проводить в динамических условиях (при каталитических превращениях самой среды) или в большом избытке внешнего растворителя (при минимальной степени превращения среды). Поэтому выводы о влиянии природы органической среды на стойкость сульфокатионитов, приведенные в работах [7, 12, 14, 180, 201—203, 205, 225, 226, 237], [c.182]

Основным доказательством протекания реакций нуклеофильного замещения по и 2-механизмам наряду с кинетическими данными (при Sjvl—первый порядок, при S v2 —второй) является относительный выход продуктов реакции, когда она одновременно протекает в присутствии нескольких нуклеофильных реагентов. При -механизме наблюдаемая константа скорости не должна зависеть от типа нуклеофильного реагента (если он не влияет на скорость реакции, изменяя свойства среды), поскольку он не принимает участия в лимитирующей стадии. В этом случае реакцию принято называть, независимо от того, протекает она с водой или спиртом, или амином и другими реагентами, реакцией сольволиза (в отличие от терминов гидролиз , алкоголиз и т. д., чаще применяемых для бимолекулярных реакций, если их проводят в одном нуклеофильном растворителе или смеси последнего с инертными растворителями). При реакциях (5jyl) в смесях нуклеофильных реагентов судьба образующегося в первой стадии катиона R+ не оказывает влияния на наблюдаемую скорость реакции. [c.320]

Важность такого типа экспериментов состоит в том, что они позволяют исключить другие возможные механизмы [76] для плоских комплексов с квадратно-пирамидальными пятикоордипированными интермедиатами. Такая структура обычна для комплексов с КЧ 5, хотя определенно доказанных примеров такой структуры для Р1(П) не имеется. На рис. 5.17 показаны возможные схемы реакций с квадратно-пирамидальным интермедиа-том. Показана реакция с участием растворителя (маршрут I) и реакция нуклеофильного замещения (маршрут II). Видно, что нри реализации мар- [c.343]

С момента выхода в свет первого издания в работу по выяснению механизмов органических реакций включилось большое число химиков во всем мире, что привело к накоплению огромного количества новых фундаментальных данных, касающихся механизмов органических реакций. За это время были развиты представления об участии ионных пар в реакциях замещения и отщепления, был открыт ферроцен, что способствовало углублению взглядов на природу ароматичности, были вскрыты закономерности термических и фотохимических реакций электроциклизации (правила Вудварда — Гофмана), был развит корреляционный анализ. В последние 10—15 лет большие успехи были достигнуты в исследовании механизмов свободнорадикальных реакций в растворе, начато изучение механизма электрофильного замещения у насыщенного атома углерода и нуклеофильного замещения в ароматическом ряду. Наконец, значительный прогресс был достигнут в теории влияния растворителя на скорость реакций, и динолярные апротонные растворители стали широко применяться в химических лабораториях и в производственной практике. Кроме перечисленных важнейших достижений и открытий, было решено множество других более частных, по трудных проблем, например установлен механизм бензидиновой перегруппировки. Выросли в самостоятельные области химия карбониевых ионов и карбанионов, развита химия карбенов, большое внимание в изучении механизмов реакций стало уделяться промежуточно образующимся нестабильным частицам. Все эти вопросы нашли отражение в книге Ингольда, поэтому по сравнению с первым [c.5]

По аналогии с представлениями Стрейтвизера о сольволизе третичных алкилгалогенидов естественрю предположить, что участие соседней группы во внутримолекулярном нуклеофильном замещении будет подобно атаке нуклеофильного реагента в прямом нуклеофильном замещении. Единственное различие заключается в том, что стерические препятствия взаимодействию соседней группы с развивающимся катионным центром будут несколько меньше, чем в случае атаки внешним реагентом, по той причине, что участвующая группа ковалентно связана с одним из заместителей, присоединенных к реакционному центру. Проводя аналогию между участвующей соседней группой во внутримолекулярном нуклеофильном замещении и молекулой растворителя в сольволизе без содействия (unassisted), мы должны заменить молекулу растворителя (S) в структурах (В) и (С) соседней группой. Как видно из графика, неклассический ион (С ) в рассматриваемом случае более стабилен, чем классический 2-метил-2-норборнильный катион тем не менее, промежуточ- [c.246]

Исходя из вышеизложенного, первоначально предложенная Уинстейном концепция ионных пар, из которой следовало, что сольволитический продукт может образовываться из разделенной растворителем ионной пары или карбониевого иона (5) должна быть расширена о учетом возможности участия в реакциях нуклеофильного замещения ионных пар различного строения. В модифицированном виде схема Уинстейна (б) должна включать различные механизмы, которые могут быть реализованы в результате изменения соотношения скоростей различных стади , образование которых и их количество в свою очередь зависит, главным образом, от строения реагирующего вещества и растворителя (где р - продукты реакции). [c.266]

Различная сольватация переходных состояний вызывает небольшие отклонения в отношении апротонныйУ/гг протонный растворитель в реакциях с 8 2 механизмом, проходящих с участием одинаковых нуклеофильных, но различных остающихся групп [12, 701. Так, реакции с замещением атома иода по 5 у2-механизму примерно в 50 раз более чувствительны к тормозящему эффекту замены полярного апротонного растворителя протонным, чем реакции с замещением атома хлора. Это объясняется тем, что в переходном состоянии хлор с частичным отрицательным зарядом более сольватирован, т. е. более стабилизован водородными связями, чем иод в аналогичном переходном состоянии. В реакциях отношение апро-тонный/ 2 протонный растворитель остается одинаковым при замещении атомов фтора, хлора и иода на тиофенолят- и азид-ион [711-Эти данные могут служить дальнейшим доказательством, что переходные состояния в реакциях 5дг2 и 5дгАг существенно различны, т. е. что в реакциях с механизмом 5дг2 стадия расщепления связей значительно резче выражена в переходном состоянии, чем в реакциях с механизмом [c.15]

В реакциях с участием биполярных активированных комплексов распределение зарядов в последних существенно отличается от распределения зарядов в начальном состоянии. Помимо рассмотренных в разд. 5.3.1 5м1-, 8м2-, Ер и Ег-реакций изучалось влияние растворителей и на другие реакции, протекающие через биполярные активированные комплексы, в том числе реакции ароматического нуклеофильного (ЗмАг) и элект-рофильного (ЗеАг) замещения, электрофильного алифатического замещения (8е1 и 5е2), алифатического электрофильного (Ае) и нуклеофильного (Ам) присоединения, циклоприсоединения, расщепления цикла, альдольной конденсации, а также реакции перегруппировки, процессы фрагментации и изомеризации. Ниже на ряде типичных и самых наглядных примеров, заимствованных из огромного количества литературных данных, будет продемонстрирована эффективность простых правил Хьюза — Ингольда, хотя они и носят только качественный характер. [c.218]

Известно [10], что реакция бимолекулярного замещения с участием нуклеофилов — анионов, к которой относится этот процесс, протекает, как правило, быстрее в диполярных апротонных растворителях, таких как диметилсульфоксид (ДМСО), М,М-диметил-формамид (ДМФА) и гексаметилфосфотриамид (ГМФТА), чем в протонодонорных. Основной причиной уменьшения нуклеофильности аниона в воде и спиртах является образование вокруг него сольватной оболочки, которая тем прочнее, чем лучшим акцептором является анион. Вполне естественным с этой точки зрения является рост реакционной способности галогенид-ионов, участвующих в реакции Финкельштейна в протонодонорных растворителях, при переходе от С1 к Вг и далее к 1 . Ионная ассоциация в этих растворителях помех не создает, поскольку галогениды щелочных солей и тетраалкиламмония, которые являются источниками галогенид-ионов, в значительной степени диссоциированы на свободные ионы [11]. В диполярных апротонных растворителях главным фактором, определяющим реакционную способность галогенид-ионов, является их основность, поэтому ряд реакционной способности инвертируется 1 <Вг"<С1 [12]. Тем не менее прийти к такому выводу в ряде случаев невозможно, если пренебречь влиянием ионной ассоциации. Так, в реакции н-бутилброзилата (Х = ОВз) с галогенидами лития наблюдаемая константа скорости растет в ряду ЫС1<ЫВг<Ы1 (табл. 7.1), и только пересчет ее в с помощью уравнения Акри ставит все на свои места. [c.253]

Если за молекулу, способную к нуклеофильной реакции, конкурируют несколько нуклеофильных веществ, то каждый из этих реагентов вступает в реакцию со своей специфичной скоростью, обусловленной нуклеофильностью, а также концентрацией. Такой случай имеет место, если реакция проводится в растворителях или их смесях, каждый из которых может принимать участие в реакции как нуклеофильный реагент. Тогда результат, например, сольволиза в водноспиртовых смесях можно предварительно вычислить с помощью простого смешанного уравнения, если известны концентрации и скорости, с которыми каждый из конкурирующих растворителей реагировал бы с соответствующим субстратом. Этот расчетный результат в случае реакций бимолекулярного замещения очень хорошо согласуется с экспери. лентальиыми данными. Напротив, сильные отклонения имеют место, если реакция протекает мономолекулярно. Соответствие рассчитанного и найденного составов продуктов может поэтому наряду с названными выше (стр. 129) критериями служить надежным указаниел на бимолекулярный механизм. [c.178]

Смотреть страницы где упоминается термин Растворители участие в нуклеофильном замещени: [c.394] [c.95] [c.197] [c.32] [c.298] [c.299] [c.348] [c.79] [c.262] [c.630] [c.102] [c.628] [c.530] [c.18] [c.411] [c.214] [c.214] [c.15] [c.40] [c.510] [c.203]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология