در ادامه قسمت 1، امروز 3 کلاس از مسیرهای مکانیکی باقیمانده برای واکنش های هسته دوست های آنیونی با ترکیبات کربونیل را با استفاده از واکنش های روی پوشش می دهم. این برگه به عنوان یک راهنما به یاد داشته باشید که در اینجا ما فقط در مورد هسته دوست های آنیونی صحبت می کنیم. با نوکلئوفیل های خنثی (مانند آمین ها، الکل ها، آب) به طور جداگانه برخورد می شود.

مورد 3: 1،4-افزودن به دنبال پروتونه شدن:

الکتروفیل های مربوطه: کربونیل های غیر اشباع α، β [example – row E]

نوکلئوفیل های مربوطه (آنیونی).: گریگناردها، انولاتها، آلکوکسیدها/هیدروکسیدها، هیدریدها.

مفاهیم کلیدی برای دانستن: 1) pKa (واکنش پذیری یک کربونیل غیراشباع α، β نسبت به هسته دوست ها با پایدارتر شدن انولات افزایش می یابد). 2) کنترل ترمودینامیکی در مقابل جنبشی (برای گریگناردها و هیدریدها، که می تواند به طور رقابتی اضافه کند [1,2] یا [1,4]).

مثال ها: واکنش مایکل

هنگامی که یک پیوند π به یک گروه الکترون خارج‌کننده مانند کتون یا دیگر گونه‌های به شدت خارج‌کننده الکترون متصل می‌شود، مستعد حمله هسته دوست می‌شود. دلیل آن این است که بار منفی تولید شده توسط این واکنش اضافه است [which we call “1,4 addition” or “conjugate addition”] می تواند باشد از طریق رزونانس با گروه الکترون خارج کننده تثبیت می شود. بنابراین افزودن یک نوکلئوفیل در انتهای پیوند دوگانه یک انوله کردن

سرعت افزودن 1.4 به پایداری انولات حاصل بستگی دارد. در ابتدا دیدن این ممکن است سخت باشد، بنابراین اجازه دهید برای توضیح دادن توقف کنم. اگر به جدول pKa خود نگاه کنید، خواهید دید که استر معمولی شما دارای pKa حدود 25 و کتون حدود 20 است. اسیدی کمتر، یعنی انولات آن است کمتر پایدار. این همچنین به این معنی است که اگر همه چیز برابر باشد، نرخ افزودن مزدوج در یک استر غیراشباع α، β خواهد بود. آهسته تر (یعنی دشوارتر، کمتر واکنش پذیر) نسبت به α، β
کتون غیر اشباع، زیرا شما در حال تشکیل یک پایه قوی تر (یعنی کمتر پایدار) هستید.

وقتی هسته دوست می تواند به هر دو حمله کند، اوضاع پیچیده می شود [1,2] یا [1,4]. این مورد در مورد گریگناردها و گروه های کاهش دهنده خاص است: حمله است سریعتر در کربونیل (به دلیل بار مثبت جزئی بالاتر) اما بیشتر از نظر ترمودینامیکی مورد علاقه در آلکن (زیرا پیوند CC π ضعیف تر از پیوند CO π است). این منجر به یک موضوع بزرگ می شود که من نمی خواهم در حال حاضر وارد آن شوم، که ترمودینامیکی در مقابل کنترل جنبشی است، بنابراین در حال حاضر، من فقط می گویم که اگر شما نیاز به اضافه کردن یک هسته دوست کربن به موقعیت β یک α دارید. ، بتا کتون غیر اشباع، به جای آن از ارگانوکوپرات (معرف گیلمن) استفاده کنید.

مورد 4: SN2

الکتروفیل های مربوطه: آلکیل هالیدها

نوکلئوفیل های مربوطه (آنیونی).. انولات ها، سیانید، آلکوکسیدها، لیتیوم آلومینیوم هیدرید.

الکتروفیل های مربوطه: آلکیل هالیدها [or alkyl groups with any other good leaving group].

مفاهیم کلیدی برای درک: 1) توانایی ترک گروه (مربوط به pKa) – هر چه گروه ترک بهتر باشد، در یک SN2 واکنش پذیرتر خواهد بود. 2) مانع استریک (آلکیل هالیدهای اولیه واکنش پذیرتر از ثانویه هستند). 3) استریوشیمی – SN2 با وارونگی رخ می دهد.

مثال ها: الکیلاسیون انولات

SN2 بخش استانداردی از جعبه ابزار هر شیمیدان آلی است، و هیچ چیز در اینجا از زمانی که شما Org 1 را مصرف کردید تغییر نکرده است. SN2 با استفاده از یک گروه آلکیل اولیه با یک گروه خروجی خوب متصل شده است (آلکیل هالیدها، آلکیل مزیلات ها، آلکیل توسیلات ها) . تنها تغییر در اینجا این است که شما با دسته‌های جدیدی از نوکلئوفیل‌ها – به ویژه انولات‌ها – آشنا شده‌اید. انلوات ها هسته دوست های بزرگی هستند و به راحتی با آلکیل هالیدها و سایر گونه ها در واکنش SN2 واکنش نشان می دهند.

مورد 5: چیزی که کار نمی کند

چندین مکان در نمودار وجود دارد که سلول “NR” یا “Borderline” را می خواند. این بدان معنی است که نوکلئوفیل و الکتروفیل به گونه ای واکنش نمی دهند که منجر به تشکیل پیوند مولد شود. در عوض، آنچه رخ می‌دهد یکی از چندین واکنش جانبی (یا عدم واکنش، برای آن موضوع) است.

1) نوکلئوفیل های پایه / الکتروفیل های اسیدی. همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، کربن کربونیل اسیدهای کربوکسیلیک در شرایط بازی الکتروفیل ضعیفی است، زیرا گروه اسیدی -COOH هسته‌های بازی مانند گریگانارد را پروتونه می‌کند و انوله می‌کند و آن را به کربوکسیلات (اسید کربوکسیلیک با بار منفی) تبدیل می‌کند. اکسیژن با بار منفی به شدت به کربن کربونیل اهدا می شود و آن را به شدت نسبت به هسته دوست ها غیر فعال می کند. مورد برجسته دیگر آمیدهای اولیه است که نسبتاً اسیدی هستند (pKa ~ 17) و باعث پروتونه شدن گریگناردها و انولات ها می شوند. این یک مثال برجسته دیگر است که در آن دانستن pKas شما واقعاً مفید است.

2) عدم تطابق پایه برخی از واکنش ها شکست می خورند زیرا جابجایی یک پایه قوی با یک پایه ضعیف تر بسیار دشوار است. یک مثال در این نمودار می تواند واکنش یون سیانید (pKa = 4) با آمیدها (pka NH2- = ~ 35) باشد. هیچ واکنشی رخ نمی دهد.

3) سایت های الکتروفیل رقیب. گاهی اوقات واکنش‌ها نه به دلیل عدم وجود واکنش‌پذیری، بلکه به این دلیل که وجود دارد شکست می‌خورند خیلی زیاد واکنش پذیری، و غیرانتخابی است. یک مثال واکنش گریگنارد با آلکیل هالیدها است. در تئوری، این واکنش باید مانند یک افسون عمل کند – هسته دوست قوی (گرینارد) به اضافه یک آلکیل هالید با گروه ترک خوب (الکتروفیل خوب) باید یک پیوند کربن-کربن جدید فراهم می کند. در عملواکنش معمولاً با شکست مواجه می‌شود، زیرا Grignard همچنین می‌تواند به‌عنوان یک پایه عمل کند، با پروتون‌زدایی از آلکیل هالید. هنگامی که تعدادی از واکنش‌های مختلف می‌تواند روی یک بستر رخ دهد – افزودن هسته دوست، deprotonation، و یک دسته کامل از واکنش‌های جانبی دیگر ناشی از این دو فرآیند – نتیجه (همانطور که دوست من جف می‌گوید) اغلب چیزی است که شما در آزمایشگاه خود یادداشت می‌کنید. نوت بوک به عنوان BFM B مخفف B و M مخفف mess است. آنچه F مخفف آن است معمولاً به خلق و خوی شما بستگی دارد.