7 Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода

№ 7. Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода, SN у Csp 3 1

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ и РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ГАЛОГЕНо. ПРОИЗВОДНЫХ 2

Моногалогенопроизводные углеводородов 3

Галогенопроизводные углеводородов Классификация 4

• Алифатические алкилгалогениды Первичный Н. бутилхлорид Вторичный Третичный 5 14. 02. 2018 5

Csp 3 – Hal: 1. полярность связи 2. Hal не проявляют основных свойств 3. практически нерастворимы в воде (не образуют Н-связи) ЭО -I 14. 02. 2018 6 6

Способы получения 1. Взаимодействие спиртов с галогенидами фосфора PCl 3 7

Способы получения 2. Взаимодействие спиртов с тионилхлоридом 8

Способы получения 3. Получение из альдегидов и кетонов 9

Фторотан (общая анестезия) ДДТ – мощный инсектицид 10 14. 02. 2018 10

Соединения с гидроксильной группой и их производные. 11

Одноатомные спирты и фенолы 12

13

Н-связи (межмолекулярная ассоциация) Аномально высокие температуры кипения спиртов 14. 02. 2018 14

Кислотно-основные свойства спиртов 15

Метиловый спирт считается самым ядовитым спиртом. Вызывает слепоту или смерть. 14. 02. 2018 16

• Токсическое действие метанола связано с угнетением центральной нервной системы, развитием тяжелого метаболического ацидоза, поражением сетчатки глаза и дистрофией зрительного нерва. • Летальная доза приёме внутрь — 100 мл (без предварительного приёма этанола). Клиника интоксикации • Опьянение выражено слабо. Метиловый спирт обычно вызывает алкогольное оглушение без типичного опьянения. Далее наступает латентный период, который длится в среднем 12 -24 часа (от 1 часа до 40 часов). • С окончанием латентного периода усиливаются симптомы интоксикации — тошнота, рвота, боли в животе, головная боль, головокружение, боль в икроножных мышцах. Нарушается зрение (снижение остроты зрения, неясность видения, мелькание «мушек» перед глазами, диплопия, слепота); отмечаются мидриаз и ослабленная реакция зрачков на свет. • Сознание спутано, возможно психомоторное возбуждение или кома, судороги или гипертонус мышц конечностей. Развивается быстропрогрессирующая острая сердечно-сосудистая недостаточность в сочетании с центральными нарушениями дыхания. Смерть наступает от остановки дыхания, отёка мозга. 14. 02. 2018 17

Спирты Этанол Физические свойства CH 3 CH 2 OH J Bump 18

• Этиловый спирт оказывает опьяняющее действие. Злоупотребление этанолом ведёт к развитию алкоголизма, деградации личности психическим расстройствам и соматическим заболеваниям! 14. 02. 2018 19

- В высоких концентрациях этанол оказывает анестезирующее действие. - Используется для приготовления настоек и в качестве антисептического средства. 14. 02. 2018 20

*ФЕНОЛЫ 21

22

*Фенол очень токсичен, при попадании на кожу вызывает ожоги. Фенол обладает хорошими дезинфицирующими свойствами; это было первое вещество, которое использовалось для дезинфекции (Дж. Листер, 1867) *Фенолы входят в состав креозота – жидкости, получаемой из каменноугольной смолы и используемой для пропитки шпал для предотвращения их гниения. Очищенный креозот используется как антисептик в медицине. *Пентахлорфенол применяется для пропитки древесины как антисептик, инсектицид и фунгицид. Пентахлорфенолятом натрия обработаны брёвна Кижских церквей. 23

24

Ar – O – H фенол R–O–H спирт смешанный эфир несмешанный эфир диметиловый эфир, метоксиметан Тетрагидрофуран –циклический эфир. 25 14. 02. 2018

*Основные свойства простых эфиров. слабые нейтральные n - основания конц. 26 14. 02. 2018

2 27 2 14. 02. 2018

*Простые эфиры являются довольно инертными соединениями, и значит относительно малотоксичными. Простые эфиры проявляют наркотические свойства: диэтиловый эфир широко использовался и используется для наркоза. *Некоторые простые эфиры являются очень токсичными, так супертоксиканты диоксины – являются полихлорированными производными дибензодиоксина: 28 14. 02. 2018

Ранозаживляющее средство ВИНИЛИН - «бальзам Щостаковского» поливинилбутиловый эфир CH 3 CH 2 CH 2 – 0 – CH = CH 2 Обладает противомикробным действием, способствует очищению ран, регенерации тканей и эпителизации. При приеме внутрь действует как обволакивающее, противовоспалительное и бактериостатическое средство. 29 14. 02. 2018

R–O–H спирт Ar – O – H фенол R-O-R R-O-O-R Простые Пероксиды эфиры H 2 S 30 14. 02. 2018

Достаточно высокая кислотность: практически не обладают основными свойствами 31 14. 02. 2018

Амины NH 3 Первичные Метиламин Вторичные Третичные Диметиламин Триметиламин 32

сильное основание 33

Амины 34

слабое основание 35

36

Общие закономерности реакций нуклеофильного замещения, SN 37

Реакционные центры в молекулах галогеналканов, спиртов, тиолов и аминов нуклеофильный (Hal) 38

Реакции нуклеофильного замещения SN . (от англ. substitution nucleophilic). δ+ - R X + Nu Субстрат Нуклеофил (реагент) - R Nu + X. Продукт Уходящая реакции группа 39

Бимолекулярное нуклеофильное замещение, SN 2 _ δ+ R X + Nu Субстрат 1. Нуклеофил (реагент) R Nu + X _ Уходящая Продукт реакции группа Кинетический признак _ • v = k RX ] [ Nu ] скорость реакции 40

Взаимодействие галогеналканов с водными растворами щелочей δ+ + _ Н 2 О 41

Согласованный , синхронный механизм (ассоциативный). «атака с тыла» ПС 42

2. Стереохимия реакции SN 2. «полное обращение конфигурации» «вальденовское обращение» 43

S sp 2 R «полное обращение конфигурации» 44

3. Влияние степени замещения реакционного центра. Относительные скорости реакции SN 2: стерические препятствия первич Субстраты > втор. > трет. СН 3 Х и RСН 2 Х первич. галогеналканы 45

трет. галогеналкан 46

• 4. Влияние растворителя. • Нужен неполярный растворитель! Nu Сольватация анионов и молекул с неподелёнными электронными парами понижает их нуклеофильность и реакционную способность 47

5. Нуклеофильная реакционная способность реагента –NH 2 > NH 3 > H 2 O > HF –NH 2 > –OH > F– увеличение нуклеофильности ( уменьшение ЭО) CH 3 O– > H—O– В SN 2 - процессе важна сила нуклеофила, Nu 48

6. Уходящая группа - ПУГ ХУГ R X + Nu R Nu + X 49

50

Реакции элиминирования β α Конкурирующая реакция 51

• Реакции нуклеофильного замещения 52 14. 02. 2018 52

Мономолекулярное нуклеофильное замещение, SN 1 (асинхронный механизм, диссоциативный) а - R X + Nu 1. R Nu + X - Кинетический признак • v = k RX 53

Реакции третичных алкилгалогенидов SN 1 трет 1 стадия самопроизвольная диссоциация медленная стадия 2 стадия 54

2. Cтереохимия реакции SN 1 sp 3 sp 2 - 55

3. Влияние R в субстрате стабильность возникающего карбкатиона возможность перегруппировок R+ 56

• 4. • Нужен полярный растворитель! (Вода, спирт, уксусная кислота) катион (устойчивость R+ ) 57

• 5. Сила нуклеофила – не влияет • ( нейтральные реагенты C 2 H 5 OH ) 58

1. Получение простых эфиров Алкоголиз галогенопроизводных (получение простых эфиров по Вильямсону): [ + El ] перв Побочный процесс алкоголят 59

2. Аминолиз галогенопроизводных Алкилирование аминов (реакция Гофмана, 1850) Гофман Фридрих 19. 02. 1660 - 12. 11. 1742, Галле 60

Амины основание Реагентнуклеофил 61

Амины 62

3. Взаимодействие галогеналканов с цианидами 63

4. Гидролиз галогенопроизводных (получение спиртов): • RCl +H 2 O + KOH ROH + KCl + H 2 O. 64

Гидролиз дигалогенопроизводного Гидролиз тригалогенопроизводного 65

Реакция SN у C sp 2 Csp 2 - Hal Замещение SN затруднено! 66

нужны ЭА 67

6. Замещение на карбоксилат-анион (получение сложных эфиров): RHal + R'COO Na+ R OCOR' + Na. Hal. 7. Замещение на нуклеофильную серу: а) получение тиолов: ОН - RHal + H 2 S RSH + HHal; б) получение тиоэфиров: RHal + Na. SR 1 алкилтиолят натрия RSR 1 + Na. Hal. тиоэфир 68

8. Замещение одного галогена на другой, более нуклеофильный ацетон RBr (RCl) + Na. J RJ + Na. Br (Na. Cl). нуклеофильность реагента J Br Cl F качество уходящей группы 69

Реакции спиртов 1. Замещение на галогенид-анион (получение алкилгалогенидов): ROH + HHal RHal + H 2 O Реакционная способность субстрата R 3 COH R 2 CHOH RCH 2 OH Активность галогеноводородов HCl HBr 70

2. Расщепление простых эфиров: 1 экв. СН 3 СН 2 О СН(СН 3)2 + HJ CН 3(СH 2)2 OH + (CH 3)2 CHJ. 71

Внутримолекулярные реакции SN. внутренний нуклеофил ХУГ малый цикл Внешний нуклеофил сильнейшие алкилирующие агенты 72

Внутримолекулярные реакции SN. -хлорэтилалкилтио- соединения -хлорэтилдиалкиламиносоединения Тиираны и азиридины токсичны для клеток, алкилируют ДНК или белки и сшивают компоненты клеток. 73

• Цитотокси ческие препараты или ческие цитоста тики, — это лекарственные тики препараты, общим свойством которых является способность тормозить, угнетать или блокировать рост и размножение клеток макроорганизмов (человека и многоклеточных животных). 74

Боевые отравляющие вещества иприт внешний нуклеофил 75

Последствия применения иприта ( кожно-нарывное действие ) 76

Противоопухолевые препараты. Лечение новообразований -хлорэтильные производные Азотный иприт, применяется при лечении хронического лимфолейкоза (белокровие) 77

Цитостатики, используемые при лечении новообразований • -хлорэтильные производные типа азотистого иприта п-бис-( -хлор-этиламино)-фенилаланин 4 -метил-5 -бис-( хлорэтил)-аминоурацил Обширные побочные действия химиотерапии такими препаратами связаны с возможностью участия их в реакциях нуклеофильного замещения с жизненно важными молекулами. 78

Биологическое значение реакций SN R–OH спирт Фосфат-анион относится к хорошим уходящим группам. очень активные субстраты для последующих реакций SN 79

80