Слайд 1№7.Нуклеофильное замещение
у насыщенного атома углерода, SN у
Csp3
Слайд 2ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ и РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
ГАЛОГЕНоПРОИЗВОДНЫХ
Слайд 3Моногалогенопроизводные углеводородов
Слайд 4Галогенопроизводные углеводородов
Классификация
Слайд 5Алифатические алкилгалогениды
Первичный
Вторичный
Третичный
Н.бутилхлорид
Слайд 6Csp3 – Hal:
полярность связи
Hal не проявляют основных свойств
3. практически нерастворимы
в воде (не образуют Н-связи)
̈
̈
-I
̈
ЭО
Слайд 7Способы получения
1. Взаимодействие спиртов с галогенидами фосфора
PCl3
Слайд 8Способы получения
2. Взаимодействие спиртов с тионилхлоридом
Слайд 9Способы получения
3. Получение из альдегидов и кетонов
Слайд 10
Фторотан
(общая анестезия)
ДДТ – мощный инсектицид
Слайд 11Соединения с гидроксильной группой и их производные.
Слайд 14Аномально
высокие
температуры кипения спиртов
Н-связи (межмолекулярная ассоциация)
Слайд 15Кислотно-основные свойства спиртов
Слайд 16Метиловый спирт считается самым ядовитым спиртом. Вызывает слепоту или смерть.
Слайд 17Токсическое действие метанола связано с угнетением центральной нервной системы, развитием
тяжелого метаболического ацидоза, поражением сетчатки глаза и дистрофией зрительного нерва.
Летальная
доза при приёме внутрь — 100 мл (без предварительного приёма этанола).
Клиника интоксикации
Опьянение выражено слабо. Метиловый спирт обычно вызывает алкогольное оглушение без типичного опьянения. Далее наступает латентный период, который длится в среднем 12-24 часа (от 1 часа до 40 часов).
С окончанием латентного периода усиливаются симптомы интоксикации — тошнота, рвота, боли в животе, головная боль, головокружение, боль в икроножных мышцах. Нарушается зрение (снижение остроты зрения, неясность видения, мелькание «мушек» перед глазами, диплопия, слепота); отмечаются мидриаз и ослабленная реакция зрачков на свет.
Сознание спутано, возможно психомоторное возбуждение или кома, судороги или гипертонус мышц конечностей. Развивается быстропрогрессирующая острая сердечно-сосудистая недостаточность в сочетании с центральными нарушениями дыхания. Смерть наступает от остановки дыхания, отёка мозга.
Слайд 18Спирты
Физические свойства
CH3CH2OH
Этанол
Слайд 19
Этиловый спирт
оказывает
опьяняющее
действие.
Злоупотребление этанолом ведёт к развитию
алкоголизма, деградации личности психическим расстройствам и соматическим заболеваниям!
Слайд 20- В высоких концентрациях этанол оказывает анестезирующее действие.
-
Используется для приготовления настоек и в качестве антисептического средства.
Слайд 23Фенол очень токсичен, при попадании на кожу вызывает ожоги. Фенол
обладает хорошими дезинфицирующими свойствами; это было первое вещество, которое использовалось
для дезинфекции (Дж. Листер, 1867)
Фенолы входят в состав креозота – жидкости, получаемой из каменноугольной смолы и используемой для пропитки шпал для предотвращения их гниения. Очищенный креозот используется как антисептик в медицине.
Пентахлорфенол применяется для пропитки древесины как антисептик, инсектицид и фунгицид. Пентахлорфенолятом натрия обработаны брёвна Кижских церквей.
Слайд 25смешанный эфир
несмешанный эфир
Тетрагидрофуран
–циклический эфир.
диметиловый эфир,
метоксиметан
R – O
– H
спирт
Ar – O – H
фенол
Слайд 26Основные свойства простых эфиров.
слабые нейтральные n - основания
̈
конц.
Слайд 28Простые эфиры являются довольно инертными соединениями, и значит относительно малотоксичными.
Простые эфиры проявляют наркотические свойства: диэтиловый эфир широко использовался и
используется для наркоза.
Некоторые простые эфиры являются очень токсичными, так супертоксиканты диоксины – являются полихлорированными производными дибензодиоксина:
Слайд 29ВИНИЛИН - «бальзам Щостаковского»
поливинилбутиловый эфир
Обладает противомикробным действием, способствует
очищению ран, регенерации тканей и эпителизации.
При приеме внутрь действует
как обволакивающее, противовоспалительное и бактериостатическое средство.
CH3CH2CH2CH2 – 0 – CH = CH2
Ранозаживляющее средство
Слайд 30H2S
R – O – H
спирт
Ar – O – H
фенол
R-O-R R-O-O-R
Простые
эфиры
Пероксиды
Слайд 31Достаточно высокая кислотность:
̈
практически не обладают основными свойствами
Слайд 37Общие закономерности реакций нуклеофильного замещения, SN
Слайд 38Реакционные центры в молекулах галогеналканов, спиртов, тиолов и аминов
(Hal)
нуклеофильный
Слайд 39Реакции нуклеофильного замещения
SN . (от
англ. substitution nucleophilic).
RX + Nu
RNu + X.
Субстрат
Нуклеофил
(реагент)
Продукт
реакции
Уходящая
группа
δ+
-
-
Слайд 40 Бимолекулярное нуклеофильное замещение,
SN2
v = k
RX ] [ Nu ]
RX + Nu RNu + X
Кинетический признак
δ+
_
_
Субстрат
Нуклеофил
(реагент)
Продукт
реакции
Уходящая
группа
_
скорость реакции
Слайд 41Взаимодействие галогеналканов с водными растворами щелочей
Н2О
+
_
δ+
Слайд 42Согласованный , синхронный механизм
(ассоциативный).
«атака с тыла»
ПС
Слайд 43«полное обращение конфигурации»
«вальденовское обращение»
2. Стереохимия реакции SN2.
Слайд 44«полное обращение конфигурации»
R
S
sp2
Слайд 453. Влияние степени замещения реакционного центра .
Относительные скорости
реакции SN2:
> втор. > трет.
Субстраты СН3Х и RСН2Х
первич. галогеналканы
первич.
стерические препятствия
Слайд 474. Влияние растворителя.
Нужен неполярный растворитель!
Сольватация анионов и молекул с
неподелёнными электронными парами понижает их нуклеофильность и реакционную способность
Nu
Слайд 485. Нуклеофильная реакционная способность реагента
NH3 > H2O > HF –NH2
> –OH > F–
–NH2 > NH3
CH3O– > H—O–
̈
увеличение нуклеофильности
( уменьшение ЭО)
В SN2- процессе важна сила нуклеофила, Nu-
Слайд 496. Уходящая группа
ХУГ
ПУГ
-
RX + Nu
RNu + X
-
-
Слайд 51Реакции элиминирования
α
β
Конкурирующая реакция
Слайд 52Реакции нуклеофильного замещения
Слайд 53Мономолекулярное нуклеофильное замещение, SN1.
(асинхронный механизм, диссоциативный)а
RX +
Nu RNu + X
-
-
Трет.
Субстрат
Нуклеофил
(реагент)
δ+
Уходящая
группа
Продукт
реакции
Реакции трет. алкилгалогенидов:
δ+
Слайд 541 стадия
2 стадия
Механизм реакций SN1:
самопроизвольная
диссоциация
медленная стадия
Слайд 55
Кинетический признак
v = k
RX
Субстрат
Скорость
реакции
Слайд 562. Cтереохимия реакции SN1
1 стадия
2 стадия
Слайд 573. Влияние R- в субстрате
стабильность возникающего карбкатиона
(
возможность перегруппировок R+ )
Слайд 584. Нужен полярный растворитель!
( вода, спирт, уксусная кислота)
(устойчивость R+ )
катион
Слайд 595. Сила нуклеофила – не влияет
( можно использовать нейтральные реагенты C2H5OH,
а не C2H5ONa )
Сравнение
реакций SN1 и SN2 ( табл.)
̈
Слайд 601. Получение простых эфиров
[ + El ]
Алкоголиз галогенопроизводных
(получение простых эфиров по
Вильямсону):
Побочный
процесс
перв.
алкоголят Na
фенолят Na
простой эфир
алкоголят Na
δ+
Слайд 61Алкилирование аминов
(реакция Гофмана, 1850)
19.02.1660 - 12.11.1742,
Галле
Гофман Фридрих
2. Аминолиз
галогенопроизводных
Слайд 62Амины
Реагент-
нуклеофил
основание
Слайд 643.Взаимодействие галогеналканов с цианидами
δ+
-
+
Слайд 654. Гидролиз моногалогенопроизводных (получение спиртов):
RCl +H2O + KOH
ROH + KCl + H2O.
Моногалогено-
производное
спирт
δ+
Слайд 66Гидролиз геминального дигалогенопроизводного:
Гидролиз гем.тригалогенопроизводного:
карбонильное производное
карбоновая кислота
δ+
δ+
Слайд 67Замещение у С sp2
затруднено!
SN
Реакция SN у С sp2
Csp2 - Hal
Слайд 69 6. Замещение на карбоксилат-анион (получение сложных
эфиров):
RHal + R'COONa+ ROCOR' + NaHal.
7. Замещение на нуклеофильную серу:
а) получение тиолов:
ОН -
RHal + H2S RSH + HHal;
б) получение сульфидов:
RHal + NaSR1 RSR1 + NaHal.
алкилтиолят натрия
сульфид
δ+
δ+
δ+
-
̈
Слайд 708. Замещение одного галогена на другой, более нуклеофильный
ацетон
RBr (RCl) + NaJ RJ + NaBr (NaCl).
нуклеофильность реагента
качество уходящей группы
J Br Cl F
Слайд 71
Реакции спиртов
1.Замещение на галогенид-анион (получение алкилгалогенидов):
ROH + HHal RHal
+ H2O
Реакционная способность субстрата
R3COH R2CHOH RCH2OH
Активность галогеноводородов
HCl HBr
Слайд 722. Расщепление простых эфиров:
СН3СН2СН2ОСН(СН3)2 + HJ
CН3(СH2)2OH + (CH3)2CHJ.
1
экв.
̈
̈
Если эфир несимметричен, то разрывается та связь СО,
которая образована с более замещённым атомом углерода !
Слайд 73Внутримолекулярные реакции SN.
малый цикл
нуклеофил
внутренний
ХУГ
Внешний
нуклеофил
сильнейшие алкилирующие
агенты
δ+
Слайд 74Тиираны
азиридины
токсичны для клеток, алкилируют ДНК или белки и
сшивают компоненты клеток
Внешний нуклеофил
Слайд 75Цитотокси́ческие препараты или цитоста́тики,— это лекарственные препараты, общим свойством
которых является способность тормозить, угнетать или блокировать рост и размножение
клеток макроорганизмов (человека и многоклеточных животных).
Слайд 76 Боевые отравляющие вещества
иприт
внешний нуклеофил
Слайд 77Последствия применения иприта
( кожно-нарывное действие )
Слайд 78-хлорэтильные производные
Азотный иприт, применяется при лечении хронического лимфолейкоза (белокровие)
Противоопухолевые
препараты.
Лечение новообразований
Слайд 79Цитостатики, используемые при лечении новообразований
-хлорэтильные производные типа азотистого иприта
4-метил-5-бис-(-хлорэтил)-аминоурацил
п-бис-(-хлор-этиламино)-фенилаланин
Обширные побочные действия химиотерапии такими препаратами связаны с
возможностью участия их в реакциях нуклеофильного замещения с жизненно важными молекулами.
Слайд 80Биологическое значение
реакций SN
R–OH
Фосфат-анион относится к хорошим уходящим
группам.
очень активные субстраты для последующих реакций SN
спирт