• Nie Znaleziono Wyników

18 i 19. Eliminacja halogenków alkili „Chemia Organiczna”, dr hab. inż. Mariola Koszytkowska-Stawińska, WChem PW; 2019/2020 1

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "18 i 19. Eliminacja halogenków alkili „Chemia Organiczna”, dr hab. inż. Mariola Koszytkowska-Stawińska, WChem PW; 2019/2020 1"

Copied!
25
0
0

Pełen tekst

(1)

18 i 19. Eliminacja halogenków alkili

(2)

nukleofil (Nu)

wg mechanizmu SN2 lub SN1

Typowe reakcje halogenków alkili

Nu reaguje z at. C przypomnienie z poprzedniego wykładu

przypomnienie z poprzedniego wykładu

X-= grupa odchodząca

wg mechanizmu E2 lub E1 Nu pełni rolę zasady

i odrywa H+

(3)

1. Eliminacja dwucząsteczkowa (E2)

10.1.1. Eliminacja E2 – mechanizm reakcji (b-eliminacja)

Jednoczesne odejście H+

(formalnie) i X¯, kiedy X = Cl, Br, I

Ponieważ I-jest słabszą zasadą (czyli lepszą grupą odchodzącą) od F-

(4)

dwa at. C-b symetrycznie podstawione

dwa at. C-b niesymetrycznie podstawione

20% 80% (E + Z)

Reguła Zajcewa

Głównym produktem E2 niesymetrycznego halogenku alkilu jest trwalszy alken

trwalszy alken

1.1. Regioselektywność E2 – reguła Zajcewa (X = I, Br lub Cl)

20% 80% (E + Z)

produkt główny, trwalszy dien (sprzężony)

produkt główny, trwalszy alken (sprzężony z Ph)

trwalszy alken (bardziej podstawiony)

(5)

rozmiar przestrzenny

zasady RO

skłonność do powstawania produktu niezgodnego

z regułą Zajcewa bardziej zatłoczony

(mniej dostępny dla zasady)

mniej zatłoczony

(bardziej dostępny dla zasady)

zgodny z regułą Zajcewa niezgodny z regułą Zajcewa

1.2. Regioselektywność E2 – reguła Zajcewa, a rozmiar zasady

z regułą Zajcewa O

O

O

O

(6)

1.3. Regioselektywność E2 – reguła Zajcewa, a rodzaj halogenu

(7)

produkt główny projekcja koziołkowa

1.4. Stereoselektywność E2 (anti-eliminacja, dwa at. H-b)

wzór przestrzenny Konformacja antiperiplanarna, warunek

konieczny do przebiegu r. eliminacji E2

trwalsza konformacja

(8)

≡ ≡

Ph (Z) H

H3C

CH3

1.5. Stereospecyficzność E2 (anti-eliminacja, jeden at. H-b)

(R) (R)

HPh

BrH

(E)

H

Ph CH3

CH3

≡ ≡

(9)

10.2.1. Eliminacja E1 – mechanizm reakcji 2. Eliminacja jednocząsteczkowa (E1)

nie reaguje

(10)

produkt główny

2.1. Regioselektywność E1 – przegrupowanie karbokationu

2 1 5

H3C

CH3

bez przeniesienia CH3-

przebieg reakcji E1 byłby niemożliwy

(11)

produkt główny (trwalszy alken)

2.2. Stereoselektywność E1

z eliminacji H-b1

z eliminacji H-b2

produkty główne (tetrapodstawione alkeny), izomer (E) w przewadze

z eliminacji H-b3

Reakcja E1 nie jest stereospecyficzna. Dlaczego? Wytłumaczenie w uzupełnieniu.

(12)

3. Eliminacja halogenków benzylowych i allilowych

mocny Nu

słaby Nu

(13)

konformacja diaksjalna (warunek konieczny)

konformacja diaksjalna Obydwa związki reagują

z taką samą szybkością

4. E2 halogenków cykloheksylowych

izomer cis izomer trans

konformacja nietrwała, Br w ułożeniu aksjalnym

konformacja diaksjalna (Br i H) nietrwała energetycznie (wymaga ekwatorialnego położenia Br)

niezgodny z regułą Zajcewa obydwa at. H w

położeniu aksjalnym

(14)

konformacja diaksjalna

konformacja konformacja

nietrwała chlorek neomentylu

chlorek mentylu

reaguje 200 razy wolniej z EtONa niż chlorek neomentylu

4.1. E2 halogenków cykloheksylowych (do samodzielnego przemyślenia)

konformacja

diaksjalna (Cl i H) nietrwała

konformacja trwała

(15)

zgodny z regułą Zajcewa nie musi zajmować pozycji aksjalnej

(w przeciwieństwie do E2)

5. E1 halogenków cykloheksylowych

(w przeciwieństwie do E2)

(16)

halogenek reakcja SN2 E2 1°

3° 100%

1

2

3

Eliminacji sprzyja użycie:

• halogenku rozbudowanego przestrzennie

• zasady rozbudowanej przestrzennie

6. Konkurencja S

N

2/E2

pKa(CH3CO2H) < pKa (EtOH)

6

7

Eliminacji sprzyja użycie zasady:

• mocnej

• rozbudowanej przestrzennie Cl 100%

O

O O

O

EtO EtOH

OEt 25%

+

75%

4

5

Eliminacji sprzyja wysoka temperatura

(17)

Br

+ 19%

OEt

EtO

EtOH 100%

EtOH

81%

E1/SN1

E1 H

10.8. Eliminacja halogenków wicynalnych i geminalnych 7. Konkurencja S

N

1/E1

SN1 zachodzi tylko w przypadku użycia słabego Nu

10.8. Eliminacja halogenków wicynalnych i geminalnych

halogenek geminalny

halogenek wicynalny

halogenek winylowy

alkin

(18)

1 Synteza Williamsona

2

8. Planowanie syntezy

HBr nadmiar

KOH,EtOH, DT – warunki reakcji przeznaczone do intencjonalnego

przeprowadzenia E2

(19)

3

4

8.-cd. Planowanie syntezy

4

(20)

UZUPEŁNIENIE

(21)

Nazewnictwo zwyczajowe

The carbon atoms are called the α-, β-, γ-carbons, starting with the atom nearest the functional group.

IUPAC Compendium of Chemical Terminology Gold Book 2012.

Br H

H

H

H atom węgla-a (C-a) H-a

H-a w stosunku Ph H-b w stosunku do NH2

(zależy od punktu odniesienia)

 zawsze oznacza

„na końcu łańcucha”

H-a w stosunku do NH2 H-b w stosunku Ph

(22)

Reakcja Produkt(y)

SN2

Jeden produkt o odwróconym ułożeniu przestrzennym wiązań wokół asymetrycznego atomu węgla w porównaniu z ułożeniem w substracie (najczęściej konfiguracja absolutna produktu jest odwrotna do konfiguracji

substratu, chociaż nie zawsze – patrz slajd 19 w wykładzie „18 i 19. Substytucja nukleofilowa w halogenkach alkili)

E2

2° at. C-b: alkeny (E) i (Z); izomer (E) w przewadze (stereoselektywność)

3° at. C-b: jeden alken o konfiguracji zależnej od konfiguracji absolutnej substratu (stereospecyficzność)

Stereochemia substytucji nukleofilowej i eliminacji - porównanie

SN1 Izomery (R) i (S) - racemat

E1 Alkeny (E) i (Z); izomer (E) w przewadze (stereoselektywność)

(23)

Podsumowanie reakcji substytucji i eliminacji

Typ halogenku SN1 SN2 E1 E2

RCH2X nie zachodzi bardzo

uprzywilejowana nie zachodzi

zachodzi przy użyciu silnych zasad

R2CHX

może zachodzić w przypadku

halogenków benzylowych i allilowych

Konkuruje z reakcją E2

może zachodzić w przypadku halogenków benzylowych i allilowych

uprzywilejowana przy użyciu silnych zasad

R3CX

uprzywilejowana w rozpuszczalnikach hydroksylowych

nie zachodzi konkuruje z reakcją SN1 uprzywilejowana przy użyciu zasad hydroksylowych

na podstawie: McMurry rozdział. 11.15

(24)

Dlaczego reakcja E1 nie jest reakcją stereospecyficzną?

(R) Ph

Cl EtOH

(Z) Ph + (E)

Ph Cl

EtOH2 EtOH2

Ph

(S) Ph Cl

lub

produkt główny (duże podstawniki po przeciwnych stronach C=C

Me H

H

H Ph H

H Ph

lub EtOH

Ph H

H Me

H

Ph H

rotacja

H H Ph

H EtOH

H Ph H

H trwalsza konformacja

(25)

Dlaczego reakcja E1 nie jest reakcją stereospecyficzną?

produkt główny (duże podstawniki po przeciwnych stronach C=C pozostałe stereoizomery dadzą

taki sam wynik reakcji

trwalsza konformacja

Cytaty

Powiązane dokumenty

Odwrócenie ułożenia przestrzennego wiązań wokół asymetrycznego atomu węgla skutkujące odwróceniem konfiguracji absolutnej. Odwrócenie ułożenia przestrzennego wiązań

aktywacja grupy OH kwasem mineralnym Reakcja bez dodatku kwasu Lewisa (wymiana na brom lub jod w alkoholach 1, 2 i 3; wymiana na chlor w alkoholach 3..

uwaga 1: w praktyce reakcja stosowana do otrzymywania estrów alkoholi 3° (chlorki kwasowe są trudniej dostępne niż kwasy karboksylowe). uwaga 2: tylko alkohole 1°

„Chemia Organiczna”, dr hab. Mariola Koszytkowska-Stawińska, WChem PW; 2019/2020.. 4 sąsiedztwie karbonylowego at.. addukt ulega przegrupowaniu, kiedy powstaje w

• odwodnienie często zachodzi samorzutnie (aldol nie jest wydzielany). • β-hydroksyaldehydy też ulegają odwodnieniu.. wariant: LDA w

Addycja nukleofilowa do a,b-nienasyconych aldehydów i ketonów - reakcja Michaela (addycja-1,4). Z

Synteza amin - metody redukcyjne, aminowanie redukcyjne, redukcja amidów.

• Podstawniki elektronodonorowe w pozycjach orto i para względem grupy aminowej zwiększają zasadowość amin aromatycznych... Efekt kierujący podstawnika reakcji S E Ar -