Компьютерные технологии при изучении темы "Молекулярные перегруппировки" (стр. 11 из 14)
2. На второй стадии перегруппировки нитрозилгалогенид нитрозирует амин в ядро.
3.Доказательства интермолекулярного характера перегруппировки.
Экспериментальные данные подтверждают интермолекулярный механизм перегруппировки. Так, в некоторых случаях, когда выход продукта перегруппировки был низок, он мог быть повышен добавлением в реакционную смесь азотистокислого натрия. Наоборот, при проведении перегруппировки в присутствии мочевины С нитрозированнные вещества вовсе не образуются; получаются лишь вторичные амины.
При перегруппировке нитрозогруппа может войти и в другую молекулу. Так, например, при действии на N-нитрозо-N-метиланилин спиртовым хлористым водородом в присутствии диметиланилина образуются диметиланилин и п-нитрозодиметиланилин.
Нуклеофильные перегруппировки в ароматическом ряду
Ароматическими нуклеофльными перегруппировками называются такие перегруппировки, в ходе которых мигрирующая группа переходит из боковой цепи в ароматическое ядро как нуклеофильная частица с электронной парой, которой она была связана в боковой цепи.
Рассмотрим некоторые из них.
Перегруппировка Соммелета.
1. Общие сведения о перегруппировке.
Перегруппировка Соммелета является нуклеофильной, интермолекулярной, не стереоспецифической, протекает в ароматических системах.
При действии сильных нуклеофильных агентов на бензил триалкил аммониевые соединения происходит перегруппировка, наблюдаемая Соммелетом, в ходе которой триалкиламмониевая группа присоединяется к ортоуглеродному атому бензольного кольца при помощи α-углеродного атома одной из алкильных групп.
Четвертичные аммониевые соли, имеющие достаточно подвижный α-водородный атом, при действии сильных оснований (NaOH, LiC6H5) теряют этот водород в виде протона, причем образуется илид, который и подвергается электрофильной перегруппировке.
2.Механизм перегруппировки.
Перегруппировка Соммлета происходит в том случае, если в схеме R - алкилы. Ее течение таково:
Под действием основания происходит отрыв ионом гидроксила α–водородного атома в исходном соединении, в результате чего образуется карбанион. У атома углерода, непосредственно связанного с ароматическим ядром в результате отрыва водородного атома образуется пара электронов,и на этот атом углерода происходит перенос протона. Этот же атом углерода оттягивает на себя за счет заместителя триалкиламмониевой группы электронную плотность в ароматическом ядре и этим способствует перегруппировке триалкиламмониевой группы к ортоуглеродному атому бензольного ядра при помощи α–углеродного атома одной из алкильных групп. За чсет индуктивного эффекта триалкиламмониевой группы происходит присоединение именно в орто положение.
Использование заместителей в ароматическом ядре замедляют реакцию по мере возрастания электроноакцепторных (электронооттягивающих) свойств. Это понятно, т.к. электронооттягивающие заместители, оттягивая свободную электронную пару в карбанионе затрудняют миграцию триалкиламмониевой группы. Перегруппировка Соммелета является интрамолекулярной (внутримолекулярной), т.к. мигрирующая группа не способна вступать в ароматическое ядро других молекул. Попытки обнаружить продукты обмена между двумя четвертичными аммониевыми солями были безрезультатны. Увеличение полярности растворителя будет способствовать стабилизации 2 стадии реакции и тем самым улучшать перегруппировку.
Данная перегруппировка сходна с перегруппировкой Стевенса. Имеются даже доказательства, что эти перегруппировки могут идти параллельно.
Перегруппировка Бамбергера
1.Определение и общие сведения о перегрупировке.
Перегруппировка Бамбергера - это перегруппировка гидроксиламинов под действием разбавленной серной кислоты в п-аминофенолы. Перегруппировка гидроксиламинов является нуклеофильной, интермолекулярной, протекает с миграцией от атома углерода к атому азота, в ароматической системе.
2.Развитие представлений о механизме перегрупировки.
Вопрос о механизме данной перегруппировки вызвал противоречивые толкования. Бамбергер рассматривал их как «межмолекулярные процессы» с промежуточным образованием соединения одновалентного азота. Для этого он провел широкое сравнительное исследование продуктов, из арилгидроксиламинов и соответствующих арилазидов при отщеплении последними азота. Он обнаружил, что состав продуктов обоих реакций в общем один и тот же, что заставило его предположить существование одинакового промежуточного продукта, а именно соединения одновалентного азота.
Дьюар классифицировал эту перегруппировку как внутримолекулярную и электрофильную, основываясь на своей теории «π - комплекса», но эти предположения не являются действительными.
Современная точка зрения сформулирована Юкавой и она состоит в том, что перегруппировка гидроксиламинов является межмолекулярной, нуклеофильной реакцией и не имеет ничего общего с теорией «π – комплекса»
3. Механизм перегруппировки гидроксил амина.
Рассмотрим механизм данной перегруппировки:
1.На первой стадии реакции к гидроксиламину присоединяется протон и образуется оксониевый катион(1)
2.Так как вода хорошая уходящая группа, она отщепляется и образует катион (2),у которого углеродный атом в п - положении имеет частичный положительный заряд.
3.Катион (2) реагирует с молекулой нуклеофильного реагента с образованием неустойчивого соединения (3). Продукт представленный формулой (3), имеет заряд карбониевого иона, который может находиться не только п-положении, как показано на схеме, но и орто-положении, так что, используя для карбониевого иона различные валентные структуры, можно объяснить в общем случае образование орто- и пара- продуктов.
4.В соединении (3) путем перехода протона от п-углеродного атома к атому азота получается изомерный конечный продукт.
4. Побочные реакции в перегрупировке в присутствии различных нуклиафильных реагентов.
В качестве нуклеофила может выступать не только отщепившаяся молекула воды, но и другие нуклеофильные реагенты, находящиеся в реакционной смеси. Например
Появление в конечном веществе вместо гидроксила других групп показывает, что перегруппировка является интермолекулярным процессом. Так как источником этих групп служат нуклеофильные молекулы – этиловый спирт, метиловый спирт, анион хлора, фенол, анилин – то, необходимо предположить, что в ходе перегруппировки образуется электрофильное промежуточное соединение (2), что и было доказано Бамбергером.
Вторая и третья стадия схемы отображают образование карбониевого иона, которое затем присоединяет нуклеофильный реагент в положение отличное от первоначального. Это форма мономолекулярного нуклеофильного замещения с перегруппировкой SN1. Допустимо, что при некоторых обстоятельствах обе стадии сливаются в одну, что соответствует SN2 механизму. Механизм в этом случае можно выразить так:
Наиболее вероятен механизм SN1
5. Варианты протекания перегрупировки в случае когда пара-положение занято.
Если пара-положение занято, то в присутствии соляной кислоты получаются хиноидные структуры:
Которые при гидролизе дают хиноны:
Образование соединения (4) не возможно, так как вместо водорода в пара-положении стоит метильная группа.
Перегруппировка нитроаминов.
1.Общие сведения о перегруппировке.
Перегруппировка арилнитроаминов, протекает при их обработке водными растворами сильных кислот или соляной кислоты в сред органического растворителя и приводит к образованию главным образом о-нитроанилина (34).
Перегруппировка является нуклеофильной, может протекать как по интрамолекулярному, так и по интермолекулярному механизму, протекает с миграцией от атома азота к атому углерода.
2.Механизм перегруппировки.
Были высказаны три предположения о механизме реакции. Согласно первому предположению перегруппировка протекает по интрамолекулярному механизму- реакция 2. Согласно второму предположению по интемолекулярному механизму- реакция 1.Согласно третьей гипотезе все три реакции протекают одновременно и независимо друг от друга.
Механизм перегруппировки, ели учитывать только интермолекулярную реакцию(3), можно представить следующей схемой
Бензидиновая перегруппировка.
1.Общие сведения о пергруппировке.
Превращение гидразобензола в 4, 4- диаминобифенил, названный бензидином, под действием сильных кислот было открыто в 1845 году Н.Н. Зининым.
Это превращение впоследствии получило название бензидиновой перегруппировки. В настоящее время этим термином объединяют целую группу родственных перегруппировок, приводящих к образованию смеси орто- и пара-изомерных производных диаминодифенила.
При перегруппировке самого гидразобензола получается смесь диаминов, содержащая 70 % бензидина и 30% 2, 4- диаминобифенила.
2.Механизм перегруппировки.
Значительное влияние на направление перегруппировки гидрозобензола оказывает заместитель, они играли бы еще большую роль, если бы эти перегруппировки не были очень жесткими, в них часто происходит отщепление заместителя, препятствующие перегруппировке.