tema-5-sn-e
Post on 06-Jul-2018
216 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
1/19
Tema 5
REACŢII DE SUBSTITUŢIE NUCLEOFILĂ(SN -REACŢII)
ŞI DE ELIMINARE (E - REACŢII)LA ATOMULDE CARBON HIBRIDIZAT sp3
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
2/19
1. Reacții de substituție nucleofilă
(SN – reacții)
• Halogenoderivați ( R - Br),• Alcooli (R -ОН),
• Tioli (R - SН)• Amine (R –N Н 2 ).
Reacţiile de substituţie nucleofilă (SN)sunt caracteristice pentru:
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
3/19
C X
δ+ δ-
Nu-
+ C X Nu C + X-
δ+ δ-
Nucleofil Substrat Produsul Grupa
reacţiei deplasantă
Legătura dintre carbon şi heteroatom este puternic polarizată
Schema reacției de substituție nucleofilă:
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
4/19
1. Hidroliza halogenoderivaţilor (nucleofil – anionul hidroxid HO-)formarea alcoolilor:
2. Alchilarea alcoolilor ( nucleofil – alcoxid-ionul RO-),
obţinerea eterilor:
R X + NaOH R OH + NaX
Alcool
R X + R O R + NaXRO-Na+
Eter
Reacţiile de substituţie nucleofilă în seria derivaţilorhalogenaţi (reacţiile de alchilare) se utilizează pe larg în
sinteza compușilor biologic activi, inclusiv şi a
medicamentelor. De exemplu:
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
5/19
4. Obţinerea şi alchilarea tiolilor ( nucleofil HS- şi RS-)
3. Alchilarea fenolilor ( nucleofil – fenoxid-ionul ArO-),obţinerea eterilor aromatici:
R X + R O Ar + NaX ArO-Na+
Eter aromatic
R X + R SH + NaXNaSH
R X + R S R + NaXRSNa
Tiol (tioalcool)
Tioeter
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
6/19
5. Alcilarea amoniacului ( nucleofil NH3),
obţinerea aminelor primare:
6. Alchilarea aminelor (nucleofil RNH2 sau R2NH),
obţinerea aminelor secundare şi terţiare:
R X + R NH
2
+
NaXNH3 Amină primară
R X + R NH R + NaXR NH2
R X + R NH R + NaXR N R
R
Amină secundară
Amină terţiară
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
7/19
Reacţiile de substituţie nucleofilă la atomul de
carbon saturat poate decurge în conformitate cudouă mecanisme principale
SN2 - Substituţia nucleofilă bimoleculară
SN1 – Substituţia nucleofilă monomoleculară
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
8/19
Mecanismul SN2
CH3 – CH2 – Br + NaOH CH3 – CH2 – OH + NaBr
Bromura de etil Etanol
Starea de tranziţie
Să examinăm mecanismul SN2, luând ca exemplu reacţiade hidroliză a bromurii de etil:
OH-
+ C Br H
H
CH3δ+ δ -
C
CH3
H H
δ+ δ -
HO
-
Br HO C
CH3
H
H+ Br
-
CH3 – CH2 – Br + NaOH CH3 – CH2 – OH + NaBr
Bromura de etil Etanol
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
9/19
Mecanismul SN1
C
CH3
CH3
CH3 Br NaOH C
CH3
CH3
CH3 OH NaBr ++
Bromura de Terţ -butanol terţ -butil
CH3 C Br
CH3
CH3
-Br - CH3 C
CH3
CH3
+OH
-
CH3 C
CH3
CH3
OHδ+ δ -
Carbocation
Reacţiile de substituţie nucleofilă cu mecanismul SN1 suntcaracteristice pentru derivaţii halogenaţi terţiari şi pentru
alcooli.
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
10/19
CH3 CH2 OH + HCl
(NaCl + H2SO4 )
CH3 CH2 Cl + H2O
Etanol Cloretan
Mecanismul SN1 e compus din două etape:prima – lentă de disociere cu formarea carbocationului şi
a doua – rapidă de adiţie a nucleofilui la carbocation.
În cazul alcoolilor, tiolilor, aminelor, care conţin grupe greu deplasabile,reacţiile de substituţie nucleofilă decurg în condiţii de cataliză acidă necesarăpentru a transforma grupele greu deplasabile (OH, SH, NH2 ) în grupe uşor
deplasabile (H2O, H2S, NH3).
De exemplu, substituția nucleofilă la alcooli are loc numai încondiții de cataliza acidă
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
11/19
Mecanismul SN1, în substituția nucleofilă la alcooli :
CH3 CH2 OH + CH3 CH2 OH
HH
+
-H2O
CH3 CH2
+Cl-
CH3 CH2 Cl
Carbocation Produsul reacţei
Substrat Cation de oxoniu
Astfel, substituţia grupei hidroxilice din alcooli cu halogeni areloc în mediul acid la încălzire, în două etape – de protonizare şieliminare în formă de apă a grupei hidroxil (greu deplasabilă)
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
12/19
O P O P O P
O O O
O- O- O-
O--+
O
OH OH
AHOOC CH CH2
NH2
CH2 S CH2
CH3
+
ATP substrat
Metionină nucleofil
S-adenozilmetionină Ion de trifosfat
O P O P O P OCH2
O O O
O- O- O-O
OH OH
A-
+ S CH2
CH3
CH2 CH
NH2
COOH
În organismele vii în calitate de grupe uşor deplasabileintervin ionii de fosfat, difosfat, trifosfat. Ca exemplu, este
biosinteza S-adenozilmetioninei din metionină şi ATP:
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
13/19
S-Adenozilmetionina este un agent de metilare biologică, utilizat în procesul de transformare a noradrenalinei în
adrenalină:
HO
HO
CH
OH
CH2 NH2 +O
OH OH
N
N
N
N
NH2
CH2 S
CH3
CH2 CH2 CH
NH2
COOH+
Noradrenalina
HO
HO
CH
OH
CH2 NHCH3 +
O
OH OH
N
N
N
N
NH2
CH2 S CH2 CH2 CH
NH2
COOH
Adrenalina
S – Adenozilmetionina
S – Adenozilhomocisteina
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
14/19
Eliminarea bimoleculară. Mecanismul E2 :
CH CH2CH3
H
Cl KOH CH3 CH CH2 KCl H2O+ + +alcool
1-Clorpropan Propenă
C X + B-
C
H
R C C + BH + X -
(Nucleofil-bază) Alchenă Centrul acidic
Reacţii de eliminare (E - reacţii)
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
15/19
Stare de tranziție
β α β α
Schema mecanismului demonstrează că reacţia prezintă oeliminare bimoleculară (mecanismul E2).
CH3 CH
H
CH2 Cl + HO-
CH3 CH CH2 Cl
H OH-
CH3 CH CH2 + Cl-
+ HOH
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
16/19
Eliminarea monomoleculară. Mecanismul E1:
1. Halogenuri terțiare:
C
CH3
CH3
CH3 Br KOH C
CH3
CH3 CH2 KBr H2O+ ++t oalcool
Mecanismul Е1 :
C
CH3
CH3
CH3 Br CCH3
CH3
CH2 HH2O
+ C
CH3
CH3 CH2OH-
-Br --
Carbocation
Bromura de 2-meti lpropena terţ -butil
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
17/19
2. Dehidratarea alcoolilorare loc la încălzire înmediul puternic acid.
+CH2CH3 OH CH2 CH2 H2OH + (H 2 SO4 )
Etanol Etilenă
++CH
2CH
3 OH H
+CH
3 CH
2 O
H
H
1) Protonizarea alcoolului (decurge rapid):
Cationul
de etiloxoniu
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
18/19
-
8/17/2019 Tema-5-SN-E
19/19
HOOC CH CH2
OH
COOH C
H
HOOCC
COOH
H-H 2 O
acidul malic acidul fumaric
COOH
CH2
COOHHO
CH2
COOH
_ H2O
C COOH
CH2
COOH
CH
COOH
+H2OC COOH
CH2
COOH
H
C HHO
COOH
Acidul citric Acidul cis-aconitic Acidul izocitric
Reacţiile de dehidratare a substraturilor ce conţin grupehidroxilice au loc şi în sistemele vii.
top related