امروز، با استناد به سری دو قسمتی قبلی در مورد مکانیسم های هسته دوست های آنیونی در شیمی کربونیل، می خواهم به بررسی واکنش های خنثی نوکلئوفیل ها: آب، الکل ها، آمین ها، انول ها و انامین ها، با استفاده از این نمودار به عنوان راهنمای ما. من فکر می کنم سرگرم کننده است که چیزهای پیچیده را در نظر بگیریم و آن را به طور منطقی به اجزای کوچکتر و ساده تر تقسیم کنیم. هدف در اینجا این است که در پایان، امیدواریم واضح‌تر شود که چگونه یک مکانیسم هیولایی مانند واکنش آلدول کاتالیز شده با اسید (با 7 مرحله مجزا!) از تعداد محدود و محدودی از قطعات کوچک قابل درک تشکیل شده است. اما قبل از اینکه به آنجا برسیم، با ساده ترین موارد شروع می کنیم: مکانیسم های واکنش 2 مرحله ای هسته دوست های خنثی.
مانند نوکلئوفیل های آنیونی، تمام واکنش های این گونه ها را می توان با استفاده از تعداد انگشت شماری از اجزا یا «قطعات مکانیکی» توصیف کرد. آنها عبارتند از: 1،2-افزودن، 1،2-حذف، 1،4-افزودن، 1،4-حذف، SN2، پروتوناسیون/دپروتوناسیون، و انولیزاسیون.
تفاوت اصلی بین مکانیسم واکنش های هسته دوست های خنثی و نوکلئوفیل های آنیونی در این واقعیت است که همانطور که خواهیم دید، تعداد زیادی از مراحل به هم زدن پروتون وجود دارد.
امروز می خواهم به دو نکته اصلی بپردازم.
اولین نکته اصلی این است: وقتی یک هسته دوست خنثی به یک الکتروفیل حمله می کند، یک ترکیب با بار مثبت به دست می آید.. بیایید به یک مورد کلی و سپس یک مورد خاص نگاه کنیم.
اگر بار رسمی را در این واکنش ها محاسبه کنید، خواهید دید که همیشه +1 است.
این برخلاف واکنش هسته‌های با بار منفی است که همیشه با الکتروفیل‌ها واکنش نشان می‌دهند. خنثی محصولات
عواقب این کار چیست؟ خب، این موضوع دومین نکته مهم را مطرح می کند. در 99% از واکنش های این کلاس، محصول مورد نظر شما خنثی خواهد بود. برخلاف نوکلئوفیل های با بار منفی که می توانند مکانیسم های واکنش یک مرحله ای را به شما ارائه دهند (به عنوان مثال: SN2 متوکسید سدیم با متیل یدید برای ایجاد دی متیل اتر)، با هسته دوست های خنثی باید یک کار را انجام دهید دومین واکنشی که شامل حذف بار مثبت در یک نقطه است. بنابراین حداقل تعداد مراحلی که می توانید در واکنش های هسته دوست های خنثی با الکتروفیل ها داشته باشید 2 خواهد بود.
بیایید ابتدا به این واکنش های دو مرحله ای نگاه کنیم. آنها شامل واکنش های افزودن ساده هسته دوست های خنثی به کربونیل ها، آلکیل هالیدها و α، β هستند. کتون های غیر اشباع (من یک الکل، یک انامین و یک آمین را برای سه واکنش مربوطه انتخاب کردم، اما می‌توانستم ترتیب را تغییر دهم و مهم نیست: اصول یکسان است.)
اولین مرحله واکنش هسته دوست با الکتروفیل برای تولید a است واسطه شارژ شده. مکانیسم‌های این واکنش‌ها مانند واکنش‌های نوکلئوفیل‌های با بار منفی است.
مرحله دوم واکنش اسید-باز است. متوجه خواهید شد که برای 1،2 و 1،4 اضافات، واسط واکنش a است زویتریون (حاوی بار مثبت و منفی). بنابراین می توان با انجام واکنشی که ما آن را «انتقال پروتون» می نامیم، مولکول را خنثی کنیم. می توانید آن را به عنوان دو واکنش اسید-باز بین مولکولی ترسیم کنید یا می توانید آن را به عنوان یک واکنش اسید-باز INTERNAL رسم کنید. یا… شما فقط می توانید چوب جادویی خود را بیرون بیاورید و روی فلش “انتقال پروتون” بنویسید، زیرا ممکن است در هر دو مسیر اتفاق بیفتد و نحوه وقوع آن نسبتاً بی اهمیت است.
واکنش SN2 یک واسطه باردار تولید می کند که باید توسط یک پایه خارجی خنثی شود [in this example we’ve generated one equivalent of HI]. به هر حال، این بسیار مهم است – زمانی که یک هسته دوست خنثی را به یک آلکیل هالید در آزمایشگاه اضافه می‌کنید، معمولاً باید باز اضافی (مثلاً پیریدین) اضافه کنید تا اسید اضافی را پاک کنید، در غیر این صورت واکنش متوقف می‌شود. شما.
بنابراین اینها ساده ترین مکانیسم های واکنشی هستند که برای هسته دوست های خنثی می بینید: علاوه بر این، سپس یک واکنش اسید-باز. دفعه بعد در مورد مکانیسم های واکنش سه مرحله ای در شیمی کربونیل صحبت خواهم کرد.
نکته پایانی – اگر چیزی نامشخص است، در نظرات بر سر من فریاد بزنید!