Стереохимия реакций замещения в алканах. Влияние соседней группы

Лекция 7

По большому счёту, стереохимические аспекты превращений в ряду монозамещённых алканов сводятся к реакциям нуклеофильного замещения. Последние подробно разбираются в основном курсе органической химии. И здесь мы остановимся на наиболее важных и общих с нашей точки зрения аспектах прикладной стетеохимии.

Очевидно, что реакции радикального замещения и взаимодействия SN1 типа, протекающие через плоский не асимметрический интермедиат, должны протекать с рацемизацией. Т.к. подход атакующего реагента с “правой” или “левой” стороны карбокатиона (радикала) равновероятен.

Реакции радикального замещения идут с полной рацемизацией

Реакции S_N1 замещения идут с рацемизацией

В противоположность этому, реакции S_N2 идут с инверсией конфигурации (вальденовское обращение).

Решающую роль при выборе механизма замещения играют стерические факторы. Так полезно знать, что практически не возможно осуществить SN2-замещение в следующих галогенидах:

Несколько подробнее следует остановится на взаимодействии спиртов с тионилхлоридом. Ранее предполагалось, что эта реакция в противоположность другим методам замены гидроксильной группы, протекает с сохранением конфигурации. Был предложен специальный механизм для указанного превращения − S_Ni.

Была подробно изучена реакция (R)-октанола-2 с тионилхлоридом. В частности показано, что стереохимический результат разложения промежуточного эфира сернистой кислоты, драматически зависит от растворителя.

а) В неполярных растворителях, например в петролейном эфире, происходит сохранение конфигурации. Здесь действительно происходит разложение эфира через циклическое внутримолекулярное переходное состояние – S_Ni механизм.

б) В пиридине (триэтиламине) наблюдается обращение конфигурации. Добавление основания в этом случае благоприятствует диссоциации эфира с образованием хлорид-аниона (источником внешнего хлорид-аниона служит гидрохлорид пиридиния). Механизм − S_N2 замещение.

в) В диоксане происходит сохранение конфигурации, но на самом деле это двойное обращением (S_N2-S_N2).

При низких температурах S_Ni механизм реализуется и при взаимодействии галогеноводородов со спиртами при низкой температуре. Так (−)-α-фенилэтанол и безводный бромистый водород при −80 °С дают галогенид той же конфигурации. Чем выше температура, тем больше в реакционной смеси содержание второго энантиомера.

В общем же случае если необходимо провести энантиоселективное замещение гидроксильной группы в спиртах, то не следует пользоваться такими реагентами как PBr₃, PCl₅ и др. Наилучшим способом является замещение тозилатной (мезилатной) группы в соответствующих спиртах.

S_N2 - обращение конфигурации

Дата добавления: 2014-12-08