Galeria de mapas mentais Substituição e eliminação nucleofílica
Resumo detalhado das reações de substituição e eliminação nucleofílica de hidrocarbonetos halogenados em química orgânica, com imagens e texto, destacando os pontos principais! Espero que ajude a todos.
Editado em 2023-12-23 22:38:09A segunda unidade do Curso Obrigatório de Biologia resumiu e organizou os pontos de conhecimento, abrangendo todos os conteúdos básicos, o que é muito conveniente para todos aprenderem. Adequado para revisão e visualização de exames para melhorar a eficiência do aprendizado. Apresse-se e colete-o para aprender juntos!
Este é um mapa mental sobre Extração e corrosão de mim. O conteúdo principal inclui: Corrosão de metais, Extração de metais e a série de reatividade.
Este é um mapa mental sobre Reatividade de metais. O conteúdo principal inclui: Reações de deslocamento de metais, A série de reatividade de metais.
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Substituição e eliminação nucleofílica
Principalmente hidrocarbonetos halogenados
Pode ser usado como precursor
Nucleofílico e eletrofílico
eletrófilo
um centro deficiente em elétrons
caracterizado por sua capacidade de reagir com uma carga negativa ou carga negativa parcial
Eletrófilos são ácidos de Lewis
Ácido de Lewis não é igual a ácido
Categoria: Orbitais p vazios (íons c) e efeitos induzidos
nucleófilo
um centro rico em elétrons
caracterizado pela sua capacidade de reagir com uma carga positiva ou carga positiva parcial
nucleófilos são bases de Lewis
Não é igual ao álcali. A alcalinidade é avaliada do ponto de vista termodinâmico.
Um nucleófilo forte dará uma reação SN2 relativamente rápida
forte ou fraco
Qualquer átomo com um par isolado localizado pode ser nucleofílico
As ligações π também podem funcionar como nucleófilos Mas a nucleofilicidade não é muito forte
par de elétrons solitário
efeito de indução
atacando átomo
Dificuldade de sair do grupo
um bom grupo de saída é a base conjugada de um ácido com pKa<0
SN2
Apenas reações de hidrocarbonetos halogenados primários e secundários
Reação cooperativa, sem intermediários, um estado de transição ataque pelas costas
dinâmica
Efeito da estrutura do substrato na taxa de reação
Quanto maior o impedimento estérico, mais lenta será a taxa de reação e os hidrocarbonetos halogenados terciários não reagirão.
Quanto maior o impedimento estérico, maior será a energia de ativação.
Nucleofilicidade
Quanto mais forte for a nucleofilicidade, mais rápida será a taxa de reação
forte ou fraco
Efeitos solventes
Solventes próticos
contêm um átomo de hidrogênio conectado diretamente a um átomo eletronegativo
Os solventes próticos possuem átomos eletronegativos e pares solitários, que podem estabilizar íons de sódio, e os solventes próticos também têm a capacidade de formar ligações de hidrogênio com íons cloreto, estabilizando assim íons positivos e negativos.
solventes polares apróticos
falta tal átomo de hidrogênio
As reações SN2 reagem mais rapidamente em solventes polares apróticos
Os solventes apróticos polares só podem estabilizar íons de sódio, mas devido à sua posição não podem estabilizar íons cloreto, o sistema tem alta energia e é propenso a reações.
Solventes apróticos polares aumentam a taxa do processo SN2 aumentando a energia do nucleófilo, resultando em um Ea menor
Estereoespecificidade
Por causa do ataque lateral
Por que atacar por trás
O elétron negativo do grupo de saída possui alta densidade eletrônica na frente, o que não favorece o ataque de nucleófilos.
Teoria do orbital molecular (MO)
Então inverta a configuração inversão de configuração
E2
Eliminação de β-H
Reação sinérgica, sem intermediários
dinâmica
A influência da matriz
Regiosseletividade
Produto Zaitsev
Vários lugares substituídos produzem olefinas
Bases com pouco obstáculo estérico são fáceis de formar
Produto Hofmann
Produzir olefinas em locais menos substituídos
Bases com grande impedimento estérico são fáceis de formar, como:
Diferentes produtos podem ser obtidos escolhendo a base apropriada
Estereosseletividade
Estereosseletividade significa obter pelo menos dois produtos, um dos quais é majoritário
Estereoespecificidade
Estereoespecificidade significa que apenas uma configuração do produto é obtida
Neste momento, existe apenas um β-H e existe apenas uma configuração, então um produto é obtido
Comparado
coplanar: as ligações CC podem girar. A formação de ligações π requer sobreposição paralela de orbitais p e requer que quatro grupos sejam coplanares.
Produtos antiplanares têm menos impedimentos estéricos e são mais fáceis de formar
A formação de produtos coplanares trans ou cis depende da configuração do halohidrocarboneto
Existem dois β-H, cada um pode ser antiplanar e dois produtos serão obtidos
Ciclohexanos Substituídos
O impedimento estérico é menor quando o substituinte está localizado na direção axial
Efeitos de isótopos cinéticos em E2
A energia de ligação da ligação CD é mais forte do que a da ligação CH, cerca de 1–2 kcal/mol
A quebra das ligações CD requer mais habilidade, maior energia de ativação e taxa de reação mais lenta
efeito isótopo de deutério
kD é menor que kH
Se a clivagem da ligação C-H for uma etapa rápida, kH/kD geralmente está na faixa de 3-8
Se a clivagem da ligação C-H não for uma etapa rápida, kH/kD geralmente está na faixa de 1-2
SN1
SN1 e E1 aparecem ao mesmo tempo
Apenas reações terciárias de hidrocarbonetos halogenados
Reação passo a passo, intermediário de íon C
Rearranjo de íons C, E1 também ocorre
migração negativa de hidrogênio
Migração de metila
etapa determinante da taxa
Os solventes têm um impacto significativo nas reações iônicas
As reações são mais rápidas em solventes próticos
Solventes próticos são mais adequados porque estabilizam intermediários iônicos e estados de transição, resultando em Ea menor
Substrato nas taxas de ionização
Alil, benzil pode ser SN1 e E1
E1
Apenas reações terciárias de hidrocarbonetos halogenados
Reação passo a passo para formar o intermediário de íon C
etapa determinante da taxa
Resultados Regioquímicos e Estereoquímicos
Estereoquímica de SN1
tanto inversão de configuração quanto retenção de configuração
Devido à estrutura de inversão estérica dos íons, mais
Efeitos de isótopos cinéticos em E1
Resumir
Três etapas para confirmar
Determine a função do reagente
Analise o substrato e determine o(s) mecanismo(s) esperado(s)
Considere quaisquer requisitos regioquímicos e estereoquímicos relevantes
Nucleofílico básico
A nucleofilicidade é de uma perspectiva cinética, dependendo da rapidez com que o nucleófilo reage com o substrato
A alcalinidade é do ponto de vista termodinâmico, avaliada pela força do ácido conjugado ou pela estabilidade da base.
A indução mais forte
Bases com grande obstáculo estérico são eliminadas principalmente
Substituição e eliminação de outros substratos
CianetoNACN
forte Nu base moderada
O íon negativo CN não é uma base forte e o produto é principalmente SN2
Tosilatos benzenossulfonato
íons sulfonato (RSO3−) é um excelente grupo de saída
Versátil e versátil
Preparado a partir do álcool correspondente
Os álcoois quirais manterão sua configuração
Semelhante aos hidrocarbonetos halogenados, a substituição e a eliminação ocorrerão
álcool
O hidróxido (HO-) é um grupo de saída ruim e não pode ser substituído diretamente como os hidrocarbonetos halogenados.
Use um ácido forte para converter HO- em um bom grupo de saída H2O, e então ocorre a substituição
A eliminação também pode ocorrer sob ácido forte
Álcoois primários e secundários também podem ser eliminados
O mecanismo é o processo E2 em vez do processo E1
estratégia de síntese
Substratos Primários
Substratos Terciários