6. НЕКОТОРЫЕ РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ
6.1 НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ ВТОРОГО ПОРЯДКА У НАСЫЩЕННОГО АТОМА УГЛЕРОДА
В реакции нуклеофильного замещения частица, образующая новую связь, так же как и уходящая частица, несут неподеленную пару электронов. Эти частицы называют нуклеофилами; в качестве нуклеофилов могут выступать атомы, молекулы или ионы. Примерами реакций нуклеофильного замещения, для которых возможен, хотя и не обязателен, второй порядок, могут служить следующие:
где
водород, алкил, арил или аралкил.
Если три группы
находящиеся у атома углерода, при котором происходит замещение, не идентичны, соединения могут быть получены в оптически активной форме. Установлено, что во всех без исключения случаях, когда реакция замещения протекает по второму порядку, она сопровождается обращением конфигурации (рис. 6.1).
Первые данные, касающиеся стереохимии этих реакций были получены в замечательной серии работ Кеньона, Филлипса и сотр. [1]. Авторы успешно разрешили трудную проблему получения ряда оптически ктивных спиртов, не содержащих других функциональных групп,
и убедительно доказали возможность следующих превращений:
Все реакции были проведены с высокими выходами, и удельное вращение двух спиртов оказалось почти одинаковым.
Несомненно, что инверсия происходит на стадии вытеснения тозильного аниона ацетат-анионом. Она не
Рис. 6.1. Сохранение (а) и обращение (б) конфигурации в реакциях замещения.
замещаемый и замещающий, нуклеофилы;
заместители у углеродного атома.
может происходить на стадии взаимодействия карбинола с сульфохлоридом, поскольку при этом не затрагиваются связи асимметрического атома углерода. В самом деле, инверсию невозможно себе представить иначе как разрыв одной такой связи и возникновение другой в противоположной конфигурации. Замещение в другой части молекулы, например замена гидроксильного водорода тозильной группой, не способно привести к инверсии. Казалось вероятным, что ацилирование спирта также не затрагивает связи углерод — кислород (впоследствии это было строго доказано изотопными методами). Все изложенное привело Кеньона и Филлипса к выводу, что замещение тозильного аниона карбоксильным или алкоксильным всегда сопровождается обращением конфигурации, как, предположительно, и любое нуклеофильное замещение у атома углерода.