Галогенпроизводные Алкилгалогениды Методы получения 1. Свободно-радикальное галогенирование алканов 2. Присоединение галогеноводородов к алкенам и алкинам 3. Из спиртов 1 МОДУЛЬ 3 4. Реакция Бородина-Хунсдиккера

Реакции нуклеофильного замещения Бимолекулярное нуклеофильное замещение (S N 2) 2

Скорость реакции алкилгалогенидов изменяется в следующем ряду: первичные > вторичные. Третичные в реакцию по этому механизму не вступают (стерический фактор). Факторы, влияющие на скорость реакции 1. Строение скелета Бензилгалогениды и аллилгалогениды очень активны в реакции (стабилизация переходного состояния). 3

Гетероатомные заместители у того же атома углерода, что и уходящая группа, увеличивают частичный положительный заряд на этом атоме углерода, усиливая электростатическое притягивание нуклеофила к нему. 4 Анхимерное содействие

2. Растворитель а. Скорость реакции пропорциональна концентрациям реагентов (они должны растворяться в подходящем растворителе) б. Полярные исходные (нуклеофил) и конечные продукты (уходящая группа) и малополярное переходное состояние – в полярных растворителях (особенно протонных) хорошо сольватируются исходные и конечные, но мало сольватировано переходное состояние, что повышает энергию активации и снижает скорость реакции 5

в. Природа нуклеофила Нуклеофил = основание, но основность и нуклеофильность могут не совпадать! 6

7

г. Природа уходящей группы Превращение «плохой» уходящей группы в «хорошую» Уходящая группа является тем более «хорошей», чем она лучше поляризуема и лучше сольватируется, то есть, чем более слабым основанием она является. 8

9 Некоторые синтезы с использованием S N 2-замещения:

Мономолекулярное нуклеофильное замещение S N 1 Факторы, влияющие на скорость реакции Скорость реакции определяется устойчивостью карбокатиона и изменяется в следующем ряду: третичные > вторичные. Первичные в реакцию по этому механизму не вступают (первичные карбокатионы неустойчивы). 1. Строение скелета 10

Аллильные и бензильные катионы очень устойчивы – аллил- и бензилгалогениды активны в реакциях мономолекулярного замещения. Субстраты, содержащие гетероатомный заместитель у атома углерода, связанного с уходящей группой, обладают высокой активностью (резонансно-стабилизированный катион) Учет пространственного строения молекулы 11

Образование карбокатиона – возможность перегруппировок! 2. Растворитель На лимитирующей стадии происходит распад связи углерод-уходящая группа (полярное переходное состояние, необходимость сольватации уходящей группы). Сольватация нуклеофила некритична, он участвует на нелимитирующей стадии. 12

3. Природа уходящей группы имеет значение, так как связь с ней рвется на лимитирующей стадии. Чем ниже основность, тем лучше уходящая группа. 4. Природа нуклеофила значения не имеет – взаимодействие его с карбокатионом происходит на нелимитирующей стадии. 13

Механизм S N i Топология Реакции элиминирования 14

Направление атаки управляется основностью нуклеофила – высокая основность благоприятствует элиминированию Бимолекулярный механизм -элиминирования E 2 15

16

Конформационный анализ позволяет определить основное направление реакции: 17

18

Реакция Гофмана (элиминирование) 19

Мономолекулярный механизм элиминирования E1 Для реализации этого механизма необходима устойчивость образующегося карбокатиона, требуется хорошая уходящая группа, способствует повышенная температура, и нужна малонуклеофильная среда (конкуренция с мономолекулярным S N 1 замещением) 20

Образование карбокатиона означает возможность перегруппировок Стереохимия процесса (конформационный анализ): 21

Механизм Е1cb Первая стадия – отрыв протона. Обычно происходит в случае, когда протон присоединен к гетероатому. 22

Комментарии: Реакции Е2 и S N 2 являются конкурирующими – повышение силы основания и температуры приводит к увеличению доли элиминирования Реакции Е1 и S N 1 являются конкурирующими – элиминированию способствует ненуклеофильная среда и повышение температуры Увеличение полярности растворителя в большей степени ускоряет реакцию Замещения по типу S N 2 по сравнению с Е2 Чем лучше уходящая группа, тем в большей степени элиминирование Е1 превалирует над Е2 23

Син-элиминирование 24 Реакция Чугаева Элиминирование по Коупу

Винилгалогениды Синтез 25

26 Присоединение-отщепление

Арилгалогениды Методы получения 1. Ароматическое электрофильное замещение 2. Реакция Бородина-Хунсдиккера Превращение солей диазония

Нуклеофильное замещение 28

Механизм реакции: 29

30

Аринный механизм (отщепление - присоединение) 31

Применение галогенпроизводных: Джеймс Янг Симпсон – изобретатель наркоза хлороформом 32

Тетрафторэтилен – мономер для получения тефлона Инсектициды 33

Гербициды 34

Перфтордекалин – кровезаменитель («голубая кровь») 35

Металлоорганические соединения Магнийорганические соединения Виктор Гриньяр Нобелевская премия, 1912 г. 36 Синтез Переметаллирование

Свойства реактивов Гриньяра 37

Нуклеофильное раскрытие эпоксидного цикла 38 Нуклеофильное присоединение по полярным кратным связям

Карбонильные соединения 39

40 Производные карбоновых кислот Исключение:

41

Литийорганические соединения Синтез Металлирование

Свойства Полная аналогия с реактивами Гриньяра, большая реакционная способность 43 Диалкилкупраты лития