ปฏิกิริยาของการทดแทนนิวคลีโอฟิลิก การเติมนิวคลีโอฟิลิก ปฏิกิริยาการเติมอิเล็กโทรฟิลิกมีหลายขั้นตอน ไฮโดรคาร์บอน มีลักษณะเฉพาะด้วยปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิก

เนื่องจากอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ที่สูงกว่าของอะตอมคาร์บอนในสถานะ sp-hybridization เมื่อเปรียบเทียบกับอะตอมของคาร์บอนในสถานะไฮบริดไดเซชัน sp 2 อัลไคน์สามารถเข้าสู่ปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิกได้ ซึ่งต่างจากอัลคีน

ปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิก (ปฏิกิริยาประเภท โฆษณา เอ็น ) เรียกว่าปฏิกิริยาการเติมซึ่งระยะจำกัดอัตราของอนุภาคที่โจมตีนั้นเป็นนิวคลีโอไทล์

ตัวอย่างของการเติมนิวคลีโอฟิลิกคือการเติมแอลกอฮอล์ลงในอัลคีนเมื่อมีอัลคาไล ( ปฏิกิริยาของฟาวสกี้ , 1887):

กลไกการเกิดปฏิกิริยาของการเติมนิวคลีโอฟิลิกกับพันธะสามประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

1. ในระยะแรก ปฏิกิริยากรด-เบสจะทำให้เกิดไอออนแอลกอฮอล์หรืออัลคอกไซด์ ซึ่งเป็นเบสแก่:

2. ในระยะที่สอง อัลคอกไซด์ไอออนจะเพิ่มอัลไคน์ ขั้นตอนนี้เป็นการจำกัดความเร็ว ยิ่งไปกว่านั้นหากอัลไคน์ไม่สมมาตร การเติมจะดำเนินการตามกฎของ Markovnikov กล่าวคือ: ไอออนซึ่งเป็นอนุภาคนิวคลีโอฟิลิกจะเพิ่มอะตอมคาร์บอนที่เติมไฮโดรเจนน้อยที่สุด:

3. ในระยะที่สาม คาร์บาเนียนที่เกิดขึ้นจะดูดซับโปรตอนจากโมเลกุลแอลกอฮอล์อื่น ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของอีเทอร์และการสร้างไอออนอัลคอกไซด์ขึ้นมาใหม่:

ไวนิลเอสเทอร์ที่เกิดขึ้นสามารถเติมโมเลกุลแอลกอฮอล์อีกโมเลกุลหนึ่งได้ สิ่งนี้ทำให้เกิดสารประกอบที่เรียกว่าอะซีตัล:

ไวนิล.

การก่อตัวของไวนิลอีเทอร์จากอะเซทิลีนและแอลกอฮอล์เป็นตัวอย่างหนึ่งของปฏิกิริยาที่เรียกว่าปฏิกิริยาไวนิลอิเลชัน ปฏิกิริยาเหล่านี้ได้แก่:

1. การเติมไฮโดรเจนคลอไรด์ลงในอะเซทิลีน:

2. การเติมกรดไฮโดรไซยานิกลงในอะเซทิลีนโดยมีเกลือทองแดง:

3. การเติมกรดอะซิติกลงในอะเซทิลีนเมื่อมีกรดฟอสฟอริก:

การเติมไฮโดรเจน

ภายใต้เงื่อนไขของการเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกัน อัลคีนจะเติมไฮโดรเจนในลักษณะเดียวกันกับอัลคีน:

ขั้นตอนแรกของการเกิดไฮโดรจิเนชันนั้นมีคายความร้อนมากกว่า (ดำเนินการโดยมีการปล่อยความร้อนมากขึ้น) มากกว่าขั้นตอนที่สอง ซึ่งเกิดจากการสำรองพลังงานในอะเซทิลีนมากกว่าในเอทิลีน:

แพลตตินัม แพลเลเดียม และนิกเกิลถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกัน เช่นเดียวกับในการเติมไฮโดรเจนของอัลคีน ยิ่งไปกว่านั้น การเติมไฮโดรเจนของอัลคีนยังดำเนินไปเร็วกว่าการเติมไฮโดรเจนของอัลคีนมาก เพื่อชะลอกระบวนการไฮโดรจิเนชันของอัลคีน จึงมีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เรียกว่า "พิษ" การชะลออัตราการเกิดไฮโดรจิเนชันของอัลคีนทำได้โดยการเติมตะกั่วออกไซด์หรืออะซิเตตลงในแพลเลเดียม การเติมไฮโดรเจนบนแพลเลเดียมด้วยการเติมเกลือของตะกั่วจะนำไปสู่การก่อตัว ถูกต้อง-โอเลฟิน การเติมไฮโดรเจนโดยการกระทำของโลหะโซเดียมในแอมโมเนียเหลวทำให้เกิดการก่อตัว ความมึนงง-โอเลฟิน.

ออกซิเดชัน.

อัลไคน์ก็เหมือนกับอัลคีนที่ถูกออกซิไดซ์ที่พันธะสาม ออกซิเดชันเกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยโดยมีความแตกแยกโดยสมบูรณ์ของพันธะสามและการก่อตัวของกรดคาร์บอกซิลิก คล้ายกับการออกซิเดชันของโอเลฟินส์อย่างละเอียดถี่ถ้วน โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเมื่อถูกความร้อนหรือโอโซนถูกใช้เป็นตัวออกซิไดซ์:

ควรสังเกตว่าในระหว่างการออกซิเดชันของเทอร์มินัลอัลคีนและอัลคีน หนึ่งในผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันคือคาร์บอนไดออกไซด์ สามารถสังเกตการปลดปล่อยได้ด้วยสายตา ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะแยกขั้วปลายออกจากสารประกอบไม่อิ่มตัวภายใน เมื่อสารตัวหลังถูกออกซิไดซ์ จะไม่สังเกตเห็นการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

การเกิดพอลิเมอไรเซชัน

อะเซทิลีนไฮโดรคาร์บอนมีความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันได้หลายทิศทาง:

1. ไซโคลไตรเมอไรเซชันของอะเซทิลีนไฮโดรคาร์บอนโดยใช้ถ่านกัมมันต์ ( ตามคำกล่าวของ Zelinsky ) หรือตัวเร่งปฏิกิริยาที่ซับซ้อนของนิกเกิลไดคาร์บอนิลและสารประกอบออร์กาโนฟอสฟอรัส ( โดย Reppa ). โดยเฉพาะเบนซีนได้มาจากอะเซทิลีน:

เมื่อมีนิกเกิลไซยาไนด์ อะเซทิลีนจะเกิดปฏิกิริยาไซโคลเตตระเมอไรเซชัน:

ในที่ที่มีเกลือทองแดง โอลิโกเมอไรเซชันเชิงเส้นของอะเซทิลีนเกิดขึ้นกับการก่อตัวของไวนิลอะเซทิลีนและดิไวนิลอะเซทิลีน:

นอกจากนี้ อัลไคน์ยังมีความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันเพื่อสร้างโพลีอีนแบบคอนจูเกต:

ปฏิกิริยาการทดแทน

การทำให้เป็นโลหะ

เมื่อสัมผัสกับฐานที่แข็งแกร่งมาก อัลคีนที่มีพันธะสามส่วนปลายจะถูกแตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์และก่อตัวเป็นเกลือที่เรียกว่าอะเซทิเลไนด์ อะเซทิลีนทำปฏิกิริยากับกรดที่แรงกว่าและแทนที่กรดอ่อนกว่าจากเกลือ:

อะเซทิลีไนด์ของโลหะหนัก โดยเฉพาะทองแดง เงิน และปรอท เป็นวัตถุระเบิดได้

แอนไอออนของอัลไคไนด์ (หรือไอออน) ที่รวมอยู่ในอะเซทิลีนไนด์นั้นเป็นนิวคลีโอไทล์ที่แข็งแกร่ง คุณสมบัตินี้พบการประยุกต์ใช้ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์สำหรับการเตรียมอะเซทิลีนที่คล้ายคลึงกันโดยใช้อัลคิลเฮไลด์

เรามีรีเอเจนต์ HX ซึ่งจะสลายตัว

การโจมตีสายพันธุ์นิวคลีโอฟิลิกทำให้เกิดประจุลบ

จากนั้นจะมีการเติมอนุภาค H + ที่มีประจุบวกอย่างรวดเร็วลงในไอออน และเกิดผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาขึ้น

องค์ประกอบที่ถอนอิเล็กตรอนออกไป โดยการถอนความหนาแน่นของอิเล็กตรอน จะทำให้อะตอมของคาร์บอนเพิ่มขึ้นและอัตราการเกิดปฏิกิริยา ดังนั้นคลอโรอะซิติกอัลดีไฮด์จึงมีฤทธิ์มากกว่าอะซิติกอัลดีไฮด์

δ +

กลุ่มผู้บริจาคอิเล็กตรอน (ซัพพลายเออร์อิเล็กตรอน) จะลดลงในอะตอมของคาร์บอน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมฟอร์มิกอัลดีไฮด์จึงออกฤทธิ์มากกว่าอะซีตัลดีไฮด์

ในคีโตน ต่างจากอัลดีไฮด์ตรงที่อนุมูลสองตัวเกี่ยวข้องกับหมู่คีโตน ซึ่งจะลดการทำงานของโมเลกุล ดังนั้นคีโตนจึงออกฤทธิ์น้อยกว่าอัลดีไฮด์ แอริลยังเป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอนที่แข็งแกร่งอีกด้วย ดังนั้นอะโรมาติกอัลดีไฮด์และคีโตนจึงออกฤทธิ์น้อยกว่าอะลิฟาติก สารประกอบคาร์บอนิลสามารถจัดเรียงตามการออกฤทธิ์ที่ลดลงได้:

ปฏิกิริยาของกลุ่มคาร์บอนิลยังได้รับผลกระทบจากขนาดของอนุมูล เนื่องจากขนาด R ขนาดใหญ่ทำให้รีเอเจนต์เข้าถึงอะตอมของคาร์บอนได้ยาก:

ตามกลไกนี้ เราจะยกตัวอย่างปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิก:

การเติมไฮโดรเจนแอลกอฮอล์ปฐมภูมิได้มาจากอัลดีไฮด์ และแอลกอฮอล์ทุติยภูมิได้จากคีโตน:

การเติมไฮโดรเจนไซยาไนด์ (HCN)สิ่งนี้จะผลิตไซยาโนไฮดริน (ไฮดรอกซีไนไตรล์):

การเติมโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์ (NaHSO 3)สิ่งนี้จะผลิตสารประกอบไฮโดรซัลไฟต์:

สารเหล่านี้สลายตัวได้ง่ายเมื่อถูกความร้อนด้วยกรดเจือจาง ปล่อยอัลดีไฮด์และคีโตนบริสุทธิ์ออกมา

การเติมสารประกอบออร์กาโนแมกนีเซียม (MOC) (รีเอเจนต์กรินาร์ด):

บทสรุป:จากฟอร์มิกอัลดีไฮด์และ MOS ใดๆ ก็ตามที่ได้ แอลกอฮอล์ปฐมภูมิจากอัลดีไฮด์อื่นๆ และ MOS ใดๆ – แอลกอฮอล์ทุติยภูมิและจากคีโตนและ MOS ใดๆ - แอลกอฮอล์ระดับอุดมศึกษา. เพื่อให้ได้มาซึ่งบิวทานอล-1 - แอลกอฮอล์หลัก ช 3 – ช 2 – ช 2 – ช 2 โอ้คุณต้องใช้ฟอร์มิกอัลดีไฮด์และ CH 3 – CH 2 – CH 2 – มก.

ลองคิดถึงสิ่งที่อาจเกิดขึ้นกับโมเลกุลนี้ในสารละลายที่เป็นน้ำ ก่อนอื่น ตั้งชื่อโมเลกุลให้ถูกต้องก่อน สายโซ่ที่ยาวที่สุดประกอบด้วย 3 อะตอม รากของชื่อคือ "prop" ดังนั้น 3 อะตอมในห่วงโซ่ที่ยาวที่สุดจึงหมายถึง "เสา" การเชื่อมต่อทั้งหมดเป็นแบบเดี่ยว ซึ่งหมายความว่าเป็นโพรเพน ฉันจะลงชื่อ: โพรเพน จากอะตอมของคาร์บอนสามอะตอมในสายโซ่หลัก อะตอมที่สองเชื่อมต่อกับกลุ่มเมทิล และนอกเหนือจากนั้นกับอะตอมโบรมีน แปลว่า "2-โบรมีน" ฉันจะเขียนลงไป: "2-โบรโม-2-เมทิล" แม้ว่าจะไม่ได้ผลก็ตาม มันเลอะเทอะ ฉันต้องการพื้นที่เพิ่ม ดังนั้นสารนี้จึงจะมีชื่อเรียกดังนี้ ลองเขียนลงไป: 2-โบรโม-2-เมทิลโพรเพน สารนี้ทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างไร? ในกรณีนี้ น้ำคือนิวคลีโอไทล์ มีคู่อิเล็กตรอนอยู่ตรงนี้ นอกจากนี้อะตอมออกซิเจนยังมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูง คุณสมบัติของนิวคลีโอฟิลิกไม่แรงเท่ากับคุณสมบัติของไฮดรอกไซด์แอนไอออนซึ่งอยู่ในปฏิกิริยา Sn2 แต่ยังคงอยู่ที่นั่น มันเป็นนิวคลีโอไทล์ที่อ่อนแอ น้ำเป็นนิวคลีโอไทล์ที่อ่อนแอ เธอถูกดึงดูดไปยังนิวเคลียสที่มีประจุบวกของอะตอม เนื่องจากอะตอมออกซิเจนมีประจุลบบางส่วนเนื่องจากอิเลคโตรเนกาติวีตี้ และนี่คือประจุบวกบางส่วน แม้ว่านี่จะไม่ใช่ประจุเต็ม แต่เป็นเพียงบางส่วนเท่านั้น แต่ก็ยังหมายถึงความปรารถนาที่จะปล่อยอิเล็กตรอนออกไป มันเป็นนิวคลีโอไทล์ที่อ่อนแอ นิวคลีโอไทล์ที่อ่อนแอ จะมีวิดีโออีกสองสามรายการเกี่ยวกับปฏิกิริยาประเภทนี้ และฉันจะอธิบายว่าปฏิกิริยาประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อใด และปฏิกิริยาประเภท Sn2 เกิดขึ้นเมื่อใด แต่ลองกลับไปที่ตัวอย่างของเรากัน โมเลกุลประกอบด้วยอะตอมโบรมีน มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงและเสถียรเมื่อได้รับประจุลบ การมีอยู่ของประจุทำให้เสถียรภาพลดลง แต่จะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 8 ตัว อะตอมโบรมีนดึงความหนาแน่นของอิเล็กตรอนจากคาร์บอนอย่างช้าๆ และทีละน้อย มันดึงอิเล็กตรอนเข้าหาตัวมันเองเนื่องจากอิเลคโตรเนกาติวีตี้ ดูเวเลนซ์อิเล็กตรอนของมัน หนึ่งในนั้นสร้างพันธะกับอะตอมของคาร์บอน และนี่คืออิเล็กตรอนตัวที่สองของพันธะนี้ บวกเวเลนซ์อิเล็กตรอนอีก 6 ตัว 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. 7 เวเลนซ์อิเล็กตรอน ลองนึกภาพโบรมีนดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมคาร์บอน ให้ฉันแสดงให้คุณเห็นความชัดเจน อิเล็กตรอนตัวนี้จะจบลงที่นี่ เขาจะถูกดึงดูดมาที่นี่ นี่เป็นกระบวนการที่ช้า แต่ก็เป็นไปได้ และเนื่องจากกระบวนการนี้ช้า ความสมดุลจึงเกิดขึ้น ในระหว่างปฏิกิริยาภายในโมเลกุลจะเกิดความสมดุล จะเกิดอะไรขึ้นที่นี่? อะตอมของคาร์บอน หมู่เมทิลที่อยู่ด้านหลัง หมู่เมทิลข้างหน้า และอีกกลุ่มหนึ่งอยู่ด้านบน และโบรมีนก็แยกตัวออก ผมจะวาดมันตรงนี้. การเชื่อมต่อขาด นี่คือเวเลนซ์อิเล็กตรอนดั้งเดิม: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 อิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่งอยู่ในอะตอมของคาร์บอน แต่โบรมีนก็เอามันไปด้วย ผลลัพธ์ก็คือประจุลบ คาร์บอนเมื่อสูญเสียอิเล็กตรอนไปจะได้รับประจุบวก ทีนี้มาเพิ่มอะตอมออกซิเจนตรงนี้กัน แม้ว่าไม่ใช่ ไม่ใช่ออกซิเจน แต่เรามาเติมโมเลกุลของน้ำกันดีกว่า นี่คือโมเลกุลของน้ำ ผมจะวาดโมเลกุลของน้ำ มันอาจเป็นนิวคลีโอไทล์ที่อ่อนแอ แต่คาร์บอนต้องการอิเล็กตรอนจริงๆ มันเป็นคาร์โบไฮเดรตระดับอุดมศึกษาและค่อนข้างเสถียร ไม่อย่างนั้นก็จะไม่มีอะไรเกิดขึ้น หากอะตอมนี้เป็นอะตอมปฐมภูมิหรือไม่ได้เชื่อมต่อกับอะตอมอื่นเลย การเปลี่ยนแปลงเป็นคาร์โบเคชันจะยากมาก อย่างไรก็ตาม มันเป็นระดับอุดมศึกษาและมีเสถียรภาพ ยกเว้นว่าค่าธรรมเนียมจะทำให้ทุกอย่างเสียหาย เขาต้องการอิเล็กตรอน และมันจะยืมอิเล็กตรอนตัวนี้จากโมเลกุลของน้ำ น้ำจะให้อิเลคตรอนหนึ่งตัว เช่นอันนี้ แบ่งปันกับอะตอมของคาร์บอน นิวคลีโอไทล์ถูกดึงดูดไปยังนิวเคลียสของคาร์บอนที่มีประจุบวก แล้วจะทำอย่างไรต่อไป? ในขั้นตอนนี้ปฏิกิริยาจะเร่งตัวขึ้นอย่างมาก ด้านซ้ายเป็นสถานการณ์ที่ค่อนข้างคงที่ จึงมีความสมดุล แต่ตอนนี้ปฏิกิริยากำลังเร่งขึ้นและลูกศรกำลังเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว แบบนี้. มันกลับกลายเป็นแบบนี้ นี่คืออะตอมคาร์บอนดั้งเดิมที่มีองค์ประกอบทดแทน มีกลุ่มเมทิลอยู่ข้างหลัง และมีอีกกลุ่มหนึ่งอยู่ข้างหน้า น้ำเข้ามาเล่น นี่คือออกซิเจนและไฮโดรเจนสองตัว อะตอมออกซิเจนมีอิเล็กตรอนของตัวเอง ซึ่งฉันจะแสดงเป็นสีต่างๆ นี่คืออิเล็กตรอน อิเล็กตรอนตัวหนึ่งในคู่นี้ให้คาร์บอน ตอนนี้เขาอยู่ที่นี่ การเชื่อมต่อเกิดขึ้น คู่อิเล็กตรอนได้ก่อให้เกิดพันธะ น้ำมีประจุเป็นกลาง แต่เมื่อปล่อยอิเล็กตรอนไปตัวหนึ่ง ก็จะได้ประจุบวกและกลายเป็นไอออนบวก ประจุเป็นบวก และในขณะนี้ โมเลกุลของน้ำอีกโมเลกุล หรือแม้แต่โบรมีน ก็สามารถดึงอะตอมไฮโดรเจนตัวใดตัวหนึ่งออกไปได้ ในกรณีนี้อิเล็กตรอนจะกลับคืนสู่ออกซิเจน ฉันอยากจะวาดสิ่งนี้ ตัวอย่างเช่นมีโมเลกุลของน้ำอีกโมเลกุลหนึ่ง เยอะมาก. นี่คือโมเลกุลของน้ำอีกโมเลกุลหนึ่ง ฉันจะนึกภาพมันที่นี่ โมเลกุลนี้ทำปฏิกิริยา ทุกอย่างเกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน ออกซิเจนบริจาคอิเล็กตรอนตัวหนึ่งให้กับอะตอมไฮโดรเจน ในเวลาเดียวกัน อิเล็กตรอนจากไฮโดรเจนจะกลับคืนสู่เจ้าของเดิม ดังนั้นออกซิเจนจึงส่งกลับอิเล็กตรอน ผลลัพธ์จะเป็นอย่างไร? มาวาดโมเลกุลเดิมกันใหม่อีกครั้ง มาวาดโมเลกุลดั้งเดิมกัน หมู่เมทิลที่ด้านหลัง หมู่เมทิลที่ด้านหน้า และอีกกลุ่มหนึ่งอยู่ด้านบน และแน่นอน อย่าลืมเกี่ยวกับออกซิเจนที่มีไฮโดรเจนหนึ่งอะตอม เพราะพันธะกับอะตอมที่สองจะขาดไป นี่คือโบรไมด์แอนไอออนและเวเลนซ์อิเล็กตรอน 8 ตัว และไฮโดรเนียมไอออนอีกตัวหนึ่ง อะตอมออกซิเจนนี้ให้อิเล็กตรอนแก่ไฮโดรเจน ทำให้เกิดพันธะกับอะตอมนี้ เวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมออกซิเจนจะมีลักษณะเช่นนี้ สองคนนี้: หนึ่ง สอง อิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่งเกี่ยวข้องกับพันธะกับคาร์บอน ฉันจะแสดงให้คุณเห็นเป็นสีอื่น อิเล็กตรอนตัวนี้มาจบลงที่นี่ อีกอันก็เป็นส่วนหนึ่งของการเชื่อมต่ออันนี้ ฉันจะอธิบายตอนนี้ เป็นส่วนหนึ่งของพันธะกับอะตอมไฮโดรเจน มันเป็นพันธะกับอะตอมไฮโดรเจน แต่ไม่ใช่พันธะไฮโดรเจน ฉันหวังว่าคุณเข้าใจ. ปัจจุบันเวเลนซ์อิเล็กตรอนตัวหนึ่งเป็นส่วนหนึ่งของพันธะแล้ว นี่คือเวเลนซ์อิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่ง นี่คือพันธะอิเล็กตรอนที่มีอะตอมไฮโดรเจน ตอนนี้เขาอยู่ที่นี่ และอีกอันหนึ่งกลับมาจากอะตอมไฮโดรเจน นี่ไง มันมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 6 ตัวอีกครั้ง มาคำนวณกันใหม่: 1, 2, 3, 4, 5, 6 นี่คือวิธีที่ 2-โบรโม-2-เมทิลโพรเพนทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไทล์ที่อ่อนแอ ฉันจะพูดเพิ่มเติมเกี่ยวกับนิวคลีโอไทล์ต่างๆ เกิดอะไรขึ้น? สายโซ่ที่ยาวที่สุดคือ 3 อะตอม รากของชื่อจะยังคงเป็น "prop" เรายังไม่ได้พูดคุยเกี่ยวกับกลุ่มไฮดรอกซิล แต่การมีอยู่ของมันหมายความว่านี่คือแอลกอฮอล์ ชื่อแอลกอฮอล์ใช้คำต่อท้ายว่า "anol" ทีนี้มาเขียนชื่อนี้ - โพรพานอล โพรพานอล. มีความจำเป็นต้องระบุว่ากลุ่มไฮดรอกซิลอยู่ที่อะตอมใด นี่คือ 2-โพรพานอล ดี. โพรพานอล-2 อย่าลืมเกี่ยวกับการมีอยู่ของกลุ่มเมทิลด้วย นี่คือ 2-เมทิลโพรพานอล-2 กลไกของปฏิกิริยานี้เรียกว่า Sn1 ฉันคิดว่าคุณเข้าใจว่าทำไม Sn1 และไม่ใช่ Sn2 ฉันจะเขียนสิ่งนี้ลงไป ปฏิกิริยา Sn1 S ย่อมาจากการทดแทน ฉันจะลงนามอีกครั้ง n หมายถึง "นิวคลีโอฟิลิก" อย่างที่เรารู้อยู่แล้ว นิวคลีโอฟิลิก ปฏิกิริยานี้เกี่ยวข้องกับนิวคลีโอไทล์ที่อ่อนแอ ได้แก่ น้ำ หมายเลข 1 หมายถึงช้าที่สุด นั่นคือขั้นตอนที่ จำกัด ของกลไกนี้เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของรีเอเจนต์เพียงตัวเดียวเท่านั้น ในขั้นตอนการจำกัดอัตราขั้นแรก โบรมีนจะดึงอิเล็กตรอนจากคาร์บอน น้ำไม่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้ อัตราการเกิดปฏิกิริยา Sn2 ถูกกำหนดโดยรีเอเจนต์ทั้งสองตัว แต่มีเพียงตัวเดียวเท่านั้น นั่นเป็นสาเหตุที่เรียกว่า Sn1 พบกันใหม่! คำบรรยายโดยชุมชน Amara.org

ปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิกเป็นปฏิกิริยาการเติมที่การโจมตีในระยะเริ่มแรกดำเนินการโดยนิวคลีโอไฟล์ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุลบหรือมีคู่อิเล็กตรอนอิสระ

ในขั้นตอนสุดท้าย คาร์บาเนียนที่เกิดขึ้นจะถูกโจมตีด้วยอิเล็กโทรฟิลิก

แม้ว่ากลไกนี้จะมีลักษณะเหมือนกัน แต่ปฏิกิริยาการเติมจะแตกต่างออกไปด้วยพันธะคาร์บอน-คาร์บอน และคาร์บอน-เฮเทอโรอะตอม

ปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิกพบได้บ่อยสำหรับพันธะสามมากกว่าพันธะคู่

ปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิกที่พันธะคาร์บอน-คาร์บอน

การเติมนิวคลีโอฟิลิกที่พันธะหลาย ๆ มักเป็นกระบวนการสองขั้นตอน Ad N 2 - ปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิกแบบสองโมเลกุล:

การเติมนิวคลีโอฟิลิกที่พันธะ C=C นั้นค่อนข้างหายาก และตามกฎแล้ว หากสารประกอบมีองค์ประกอบที่ดึงอิเล็กตรอนออกมา ปฏิกิริยาของไมเคิลมีความสำคัญที่สุดในชั้นเรียนนี้:

การบวกผ่านพันธะสามจะคล้ายกับการบวกผ่านพันธะ C=C:

ปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิกที่พันธะคาร์บอน-เฮเทอโรอะตอม การเติมนิวคลีโอฟิลิกที่พันธะคาร์บอน-เฮเทอโรอะตอมหลายพันธะมีกลไก Ad N 2

ตามกฎแล้ว ขั้นตอนการจำกัดอัตราในกระบวนการคือการโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิก การเติมอิเล็กโทรฟิลิกจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว

บางครั้งผลิตภัณฑ์ที่เติมเข้าไปจะเกิดปฏิกิริยาการกำจัด ดังนั้นจึงทำให้เกิดปฏิกิริยาการทดแทนร่วมกัน:

การเติมนิวคลีโอฟิลิกที่พันธะ C=O เป็นเรื่องปกติมาก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในทางปฏิบัติ ทางอุตสาหกรรม และในห้องปฏิบัติการ

การสะสมของคีโตนไม่อิ่มตัว

วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการบำบัดซับสเตรตด้วยอัลดีไฮด์และไซยาไนด์ไอออนในตัวทำละลายโพลาร์ aprotic เช่น DMF หรือ Me 2 SO วิธีการนี้ใช้ได้กับคีโตน, เอสเทอร์ และไนไตรล์ที่ไม่อิ่มตัว a,b

การควบแน่นเอสเทอร์ด้วยคีโตน

เมื่อควบแน่นเอสเทอร์ด้วยคีโตน ผลผลิตของ β-diketone จะต่ำประมาณ 40% ซึ่งอธิบายได้จากปฏิกิริยาข้างเคียงของการควบแน่นเอสเทอร์ในตัวเอง

การไฮโดรไลซิสของสารประกอบไนโตร (ปฏิกิริยา Nef)

ปฏิกิริยา Nef เป็นปฏิกิริยาของการไฮโดรไลซิสของกรดของสารประกอบไนโตรด้วยการก่อตัวของสารประกอบคาร์บอนิล ค้นพบในปี พ.ศ. 2435 โดยนักเคมีชาวรัสเซีย M.I. Konovalov และ J. Nef ในปี พ.ศ. 2437 ปฏิกิริยา Nef ประกอบด้วยการไฮโดรไลซิสของสารประกอบไนโตรในรูปแบบอะซิล (กรดไนโตรนิก) ดังนั้นจึงสามารถเข้าสู่สารประกอบอะลิฟาติกและอะลิไซคลิกไนโตรปฐมภูมิและทุติยภูมิได้

ปฏิกิริยา Nef ช่วยให้ได้รับสารประกอบไดคาร์บอนิลซึ่งมีผลผลิตสูงถึง 80-85% เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ปฏิกิริยาจะดำเนินการที่ pH = 1 เนื่องจากในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดน้อยกว่า กรดไนโตรนิกจะถูกไอโซเมอร์กลับเข้าไปในสารประกอบไนโตรโดยมีการเปลี่ยนแปลงของสารประกอบไนโตรลดลงและในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดมากขึ้นจะเกิดการก่อตัวของโดย - สินค้าเพิ่มขึ้น ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นที่ t=0-5 0 C

ปฏิกิริยาระหว่างคีโตนกับกรดคลอไรด์เมื่อมีพิเพอริดีน

กรดคลอไรด์สามารถลดลงเป็นแอลกอฮอล์ปฐมภูมิได้อย่างง่ายดายโดยการกระทำของลิเธียมอลูมิเนียมไฮไดรด์ แต่ถ้าอีนามีนที่ได้จากคีโตนภายใต้อิทธิพลของพิเพอริดีนทำปฏิกิริยากับกรดคลอไรด์จากนั้นหลังจากการไฮโดรไลซิสของเกลือที่ได้รับในตอนแรกจะเกิด b-diketones

สำหรับอัลดีไฮด์และคีโตน ปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิกเป็นเรื่องปกติมากที่สุด ก เอ็น .

คำอธิบายทั่วไปเกี่ยวกับกลไกของการเติมนิวคลีโอฟิลิกก เอ็น

ความง่ายในการโจมตีนิวคลีโอฟิลิกต่ออะตอมคาร์บอนของกลุ่มคาร์บอนิลของอัลดีไฮด์หรือคีโตนนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของบางส่วน

ประจุบวกของอะตอมคาร์บอน ความสามารถในการเข้าถึงเชิงพื้นที่ และคุณสมบัติกรดเบสของสิ่งแวดล้อม

เมื่อคำนึงถึงผลกระทบทางอิเล็กทรอนิกส์ของกลุ่มที่เกี่ยวข้องกับอะตอมคาร์บอนคาร์บอนิล ค่าของประจุบวกบางส่วน δ+ ในอัลดีไฮด์และคีโตนจะลดลงในชุดต่อไปนี้:

ความสามารถในการเข้าถึงเชิงพื้นที่ของอะตอมคาร์บอนคาร์บอนิลจะลดลงเมื่อไฮโดรเจนถูกแทนที่ด้วยอนุมูลอินทรีย์ที่ใหญ่กว่า ดังนั้นอัลดีไฮด์จึงมีปฏิกิริยามากกว่าคีโตน

รูปแบบทั่วไปของปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิก ก เอ็น หมู่คาร์บอนิลเกี่ยวข้องกับการโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิกต่ออะตอมคาร์บอนคาร์บอนิล ตามด้วยการเติมอิเล็กโทรฟิลเข้าไปในอะตอมออกซิเจน

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด กิจกรรมของกลุ่มคาร์บอนิลโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการโปรตอนของอะตอมออกซิเจนจะสร้างประจุบวกบนอะตอมของคาร์บอน การเร่งปฏิกิริยาด้วยกรดมักใช้เมื่อนิวคลีโอไทล์ที่โจมตีมีฤทธิ์ต่ำ

ตามกลไกข้างต้นจะทำปฏิกิริยาที่สำคัญหลายประการของอัลดีไฮด์และคีโตน

ลักษณะปฏิกิริยาหลายอย่างของอัลดีไฮด์และคีโตนเกิดขึ้นภายใต้สภาวะของร่างกาย ปฏิกิริยาเหล่านี้จะถูกนำเสนอในส่วนต่อ ๆ ไปของหนังสือเรียน บทนี้จะพิจารณาปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุดของอัลดีไฮด์และคีโตน ซึ่งสรุปไว้ในแผนผัง 5.2

การเติมแอลกอฮอล์แอลกอฮอล์เมื่อทำปฏิกิริยากับอัลดีไฮด์จะก่อตัวได้ง่าย เฮมิอะซีทัลโดยปกติแล้วเฮมิอะซีทัลจะไม่ถูกแยกออกจากกันเนื่องจากความไม่เสถียร เมื่อมีแอลกอฮอล์มากเกินไปในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เฮมิอะซีทัลจะเปลี่ยนไปเป็น อะซีตัล

การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยากรดในการเปลี่ยนเฮมิอะซีทัลเป็นอะซีตัลนั้นชัดเจนจากกลไกการเกิดปฏิกิริยาที่ระบุด้านล่าง จุดศูนย์กลางในนั้นถูกครอบครองโดยการก่อตัวของ carbocation (I) ซึ่งมีความเสถียรเนื่องจากการมีส่วนร่วมของอิเล็กตรอนคู่เดียวของอะตอมออกซิเจนที่อยู่ใกล้เคียง (+M-เอฟเฟกต์ของกลุ่ม C 2 H 5 O)

ปฏิกิริยาการก่อตัวของเฮมิอะซีทัลและอะซีตัลสามารถย้อนกลับได้ ดังนั้นอะซีตัลและเฮมิอะซีทัลจึงถูกไฮโดรไลซ์อย่างง่ายดายด้วยน้ำส่วนเกินในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เฮมิอะซีทัลมีความเสถียรในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง เนื่องจากอัลคอกซีไดโอนเป็นกลุ่มที่ออกจากกันได้ยากกว่าไฮดรอกไซด์ไอออน

การก่อตัวของอะซีตัลมักถูกใช้เป็นการป้องกันชั่วคราวสำหรับหมู่อัลดีไฮด์

การเชื่อมต่อน้ำการเติมน้ำให้กับหมู่คาร์บอนิล - ความชุ่มชื้น- ปฏิกิริยาย้อนกลับได้ ระดับความชุ่มชื้นของอัลดีไฮด์หรือคีโตนในสารละลายที่เป็นน้ำขึ้นอยู่กับโครงสร้างของสารตั้งต้น

ตามกฎแล้ว ผลิตภัณฑ์ไฮเดรชั่นไม่สามารถแยกออกได้ในรูปแบบอิสระโดยการกลั่น เนื่องจากมันจะสลายตัวเป็นส่วนประกอบดั้งเดิม ฟอร์มาลดีไฮด์ในสารละลายที่เป็นน้ำมีไฮเดรตมากกว่า 99.9% อะซีตัลดีไฮด์มีประมาณครึ่งหนึ่ง อะซิโตนไม่ได้รับไฮเดรตในทางปฏิบัติ

ฟอร์มาลดีไฮด์ (ฟอร์มาลดีไฮด์) มีความสามารถในการจับตัวเป็นก้อนโปรตีน สารละลายที่เป็นน้ำ 40% เรียกว่า ฟอร์มาลดีไฮด์,ใช้ในทางการแพทย์เป็นยาฆ่าเชื้อและสารกันบูดสำหรับการเตรียมทางกายวิภาค

ไตรคลอโรอะซิติกอัลดีไฮด์ (คลอราล) มีความชุ่มชื้นอย่างสมบูรณ์ กลุ่มไตรคลอโรเมทิลที่ถอนอิเล็กตรอนจะทำให้คลอราลไฮเดรตคงที่มากจนสารผลึกนี้จะแยกน้ำออกเฉพาะในระหว่างการกลั่นเมื่อมีสารที่ทำให้ขาดน้ำ - กรดซัลฟิวริก ฯลฯ

ผลทางเภสัชวิทยาของคลอราลไฮเดรต CC13CH(OH)2 ขึ้นอยู่กับผลเฉพาะของหมู่อัลดีไฮด์ต่อร่างกาย ซึ่งเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อ อะตอมของฮาโลเจนเพิ่มประสิทธิภาพของมัน และการให้ความชุ่มชื้นของกลุ่มคาร์บอนิลจะช่วยลดความเป็นพิษของสารโดยรวม

การเติมเอมีนและอนุพันธ์ของเอมีนเอมีนและสารประกอบที่มีไนโตรเจนอื่นๆ ในสูตรทั่วไป NH2X (X = R, NHR) ทำปฏิกิริยากับอัลดีไฮด์และคีโตนในสองขั้นตอน ขั้นแรก มีการสร้างผลิตภัณฑ์เติมนิวคลีโอฟิลิก ซึ่งจากนั้นจึงกำจัดน้ำเนื่องจากความไม่เสถียร ในเรื่องนี้กระบวนการนี้โดยทั่วไปจัดเป็นปฏิกิริยา สิ่งที่แนบมา-กำจัด

ในกรณีของเอมีนปฐมภูมิให้ใช้แทน อิมีน(เรียกอีกอย่างว่า ฐานของชิฟฟ์)

Imines เป็นผลิตภัณฑ์ระดับกลางของกระบวนการเอนไซม์หลายชนิด การผลิตอิมีนต้องผ่านขั้นตอนการก่อตัวของอะมิโนแอลกอฮอล์ ซึ่งค่อนข้างเสถียร เช่น เมื่อฟอร์มาลดีไฮด์ทำปฏิกิริยากับกรด α-อะมิโน (ดู 12.1.4)

Imines เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางในการผลิตเอมีนจากอัลดีไฮด์และคีโตนด้วย อะมิเนชันลดลงวิธีการทั่วไปนี้เกี่ยวข้องกับการลดส่วนผสมของสารประกอบคาร์บอนิลกับแอมโมเนีย (หรือเอมีน) กระบวนการดำเนินไปตามรูปแบบการเติม-กำจัดด้วยการก่อตัวของอิมีน ซึ่งจากนั้นจึงลดเป็นเอมีน

เมื่ออัลดีไฮด์และคีโตนทำปฏิกิริยากับอนุพันธ์ของไฮดราซีนก็จะผลิตออกมา ไฮดราโซนปฏิกิริยานี้สามารถใช้เพื่อแยกอัลดีไฮด์และคีโตนออกจากของผสมและระบุพวกมันด้วยวิธีโครมาโตกราฟี

เบสชิฟฟ์และสารประกอบอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันจะถูกไฮโดรไลซ์อย่างง่ายดายด้วยสารละลายกรดแร่ที่เป็นน้ำเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ตั้งต้น

ในกรณีส่วนใหญ่ ปฏิกิริยาของอัลดีไฮด์และคีโตนกับเบสไนโตรเจนจำเป็นต้องมีการเร่งปฏิกิริยาด้วยกรด ซึ่งจะช่วยเร่งการขาดน้ำของผลิตภัณฑ์ที่เติมเข้าไป อย่างไรก็ตาม หากความเป็นกรดของตัวกลางเพิ่มขึ้นมากเกินไป ปฏิกิริยาจะช้าลงอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนฐานไนโตรเจนเป็นกรดคอนจูเกต XNH3+ ที่ไม่เกิดปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นลักษณะของอัลดีไฮด์เป็นส่วนใหญ่ เมื่อถูกความร้อนด้วยกรดแร่ โพลีเมอร์อัลดีไฮด์จะสลายตัวเป็นผลิตภัณฑ์ดั้งเดิม

การก่อตัวของโพลีเมอร์ถือได้ว่าเป็นผลมาจากการโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิกโดยอะตอมออกซิเจนของโมเลกุลอัลดีไฮด์หนึ่งโมเลกุลบนอะตอมคาร์บอนคาร์บอนิลของอีกโมเลกุลหนึ่ง ดังนั้นเมื่อฟอร์มาลดีไฮด์ตั้งอยู่ โพลีเมอร์ของฟอร์มาลดีไฮด์ - พาราฟอร์ม - จะตกตะกอนในรูปของตะกอนสีขาว