Глааа 8. ВВЕДЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП. РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ

Реакции замещения типа приводят к образованию рацемической смеси вследствие того, что интермедиатом в зтой реакции является карбокатион, поэтому такие реакции никогда не используются в органическом синтезе. Обычно прибегают либо к бимолекулярной -реакции замещения, которая, как правило, проходит с обращением конфигурации, либо, напротив, к реакциям, в которых субстрат находится в форме карбаниона и является нуклеофилом, а атакующий реагент в качестве уходящей группы содержит иодид-ион.

1. Sn2-Реакции замещения

Рассмотрим -peaции замещения. При записи подобных реакций нуклеофил принято обозначать через а уходящую группу (нуклеофуг) — через

Для галогенов легкость отщепления уходящей группы в апрогонном растворителе изменяется следующим образом: (этот порядок в протонной среде стал бы обратным, но такие среды для -реакции не применяются). Чем длиннее связь и чем легче ее разорвать, тем лучше уходящая группа. Таким образом, в качестве уходящей группы чаще всего используют или

Такие группы, как удаляются с трудом, так как связь углерод-кислород или углерод—азот достаточно прочная. Чтобы улучшить их свойства как нуклеофугов, можно прибегнуть лишь к стабилизации отрицательного заряда, создаваемого на Прекрасно удаляются эфирные группы, полученные из спиртов и серной кислоты, так как является сопряженным с сильной кислотой основанием. Чаще всего используют тозилатную или мезитилатную группу.

Изменение конфигурации углеродного центра, при котором происходит замещение, называют вальденовским обращением. Пента-координационное переходное состояние представляет собой триго-нальную бипирамиду с и уходящей группой в вершинах.

Нуклеофилом может быть гидроксид-ион (тогда продуктами реакции будут спирты), алкоголят-ион (в этом случае образуются простые эфиры), сульфид-ион (в результате реакции получаются тиоэфиры), карбоксилат-ион (сложные эфиры); ацетилениды в качестве нуклеофилов приводят к образованию соединения, содержащего неконцевую тройную связь, а цианид-ионы — к нитрилам. Кроме анионных нуклеофилов, можно использовать нейтральные нуклеофилы типа аммиака, приводящего к образованию первичных аминов, или третичного амина, приводящего к образованию соответствующих аммониевых солей.

(см. скан)

В качестве нуклеофила используют и основание, способное отщепить протон от атома углерода, соседнего с углеродом, при котором находится уходящая группа, однако в этом случае в качестве побочного процесса может протекать -реакция элиминирования.

В -реакциях наблюдается следующая последовательность снижения реакционноспособности: первичный вторичный третичный углеродный атом. Эту последовательность можно объяснить

пространственными факторами, т. е. тем, насколько углеродный атом доступен для атаки реагента. Что же касается -реакций элиминирования, то для них характерна обратная последовательность. Иными словами, соотношение количеств продуктов -реакций замещения и -реакций элиминирования является наиболее высоким для первичного углеродного атома. Так, например, в реакции с этилат-ионом в этаноле при получен следующий результат: