Получаване на киселинни (ацил) хлориди

Това е основната структура на ацилхлорида, също наречен киселинен хлорид. А това са производните на карбоксилната киселина. Тях може да ги получим от карбоксилната киселина. Ако започнем с карбоксилна киселина и добавим към нея тионил хлорид, може да получим ацилхлорид, както и серен диоксид и солна киселина като продукти на реакцията. Да разгледаме структурата на тионил хлорида. Това е структурната му формула ето тук. Ще добавим и резонансната структура, така че да видим как тези електрони ето тук се преместват към кислорода. Да напишем какво ще получим от това. Кислородът ще има три несподелени двойки електрони към него, което ще му даде формален заряд от –1. Сярата ще продължи да е свързана към тези хлорни атоми тук. Тя ще загуби тази несподелена двойка електрони, което ще и даде формален заряд от +1. Това е важно допълнение към цялостната структура. Кислородът е по-електроотрицателен от сярата, затова ако вземем тази двойна връзка тук, то има неефективно припокриване на тези р-орбитали. Това се дължи на факта, че сярата и кислорода са в различни периоди в периодичната таблица. Сярата е в 3-ти период, което и дава по-дълга р-орбитала от тази на кислорода. Кислородът е във 2-ри период. Това е неефективно припокриване на тези орбитали тук. Това е друга причина защо това е важно допълнение към цялостната структура. Още повече, че имаме тези хлорни атоми тук, които отмъкват част от електронната плътност от сярата. Това е, защото хлорът е по-електроотрицателен от сярата, което прави сярата много електрофилна ето тук. Затова, нашата карбоксилна киселина може да реагира като нуклеофил. Ако тези електрони се преместят тук, то те ще могат да атакуват сярата. Така че нуклеофилът атакува електрофила, и тези електрони преминават към кислорода. Ще напиша това отново отстрани. Имаме нашата R група свързана към въглерода. Той е свързан и с кислород. Кислородът има две несвързани двойки електрони към него. Той също формира и връзка със сярата. Сега сярата е свързана с този кислород, който има формален заряд от -1. Сярата също е свързана с два хлорни атома. Поставям ги ето тук с техните несвързани двойки електрони. Имаме и несвързана двойка електрони и към сярата. Сега имаме и двойна връзка между въглерода и този кислород, както и една несвързана двойка електрони към този кислород, което му дава формален заряд от +1. Да проследим някои от електроните. Тези електрони в цикламено се преместват тук и ще формират двойната ни връзка. Сега да погледнем и електроните в синьо, те формират връзките между кислорода и сярата. Последно, да проследим и тези електрони тук в зелено, които се преместват към кислорода ето така. Следващата ни стъпка е да проследим тези електрони, които формират двойната връзка между кислорода и сярата. Това ще отблъсне хлорният анион като напускаща група. Знаем, че хлорният анион е отлична напускаща група, тъй като е стабилен сам по себе си. Когато записваме този резултат, трябва да запишем и групата. Ще имаме въглерода, който има двойна връзка с кислорода. Към кислорода има двойка несвързани електрони, което му дава формален заряд от +1. И имаме кислород с две несподелени двойки електрони. Както и сярата, която сега е свързана с двойна връзка с този кислорода. Все още има и несподелена двойка електрони при сярата. Има и само един хлорен атом, свързан към сярата сега, което значи, че загубихме хлорния анион. Да проследим някои от тези електрони. Електроните в червено от тук се преместиха, за да формират тази връзка между кислорода и сярата. Имаме и някои електрони, които се преместват при хлора. Затова се формира хлорен анион. Да продължим с това. Тези електрони ето тук отиват към хлора, което ни дава хлорния анион. Да направим този хлорен анион отдолу . Хлорният анион, който се формира, ще го напиша ето така. Той е с отрицателен формален заряд. На този етап трябва да решим дали този хлорен анион ще има свойствата на основа, на нуклеофил, или и на двете. Да започнем приемайки, че той ще бъде като основа. Ако действа като основа, той ще вземе този протон, оставяйки тези електрони за кислорода. Ще отбележа това, като направя Люисова формула. Люисовата формула на карбонил с две двойки несподелени електрони при кислорода. Ще имаме и този кислород ето тук с две несподелени двойки електрони, както и тази сяра, която все още има двойна връзка и една двойка несподелени електрони. И хлора. Ние твърдим, че в тази киселинно-основна реакция, тези електрони ето тук се местят насам, за да формират карбонила. Това може да се приема за преходна стъпка в този механизъм. Ще видиш няколко версии на този механизъм, които взимат тази преходна стъпка и продължават, за да формират крайния продукт. Ще продължим като приемем, че хлорният анион реагира като нуклеофил тук. Това е киселинно-основна реакция, затова е възможно да протонизираме карбониловата група. Това ще я активира. Този въглерод ето тук ще стана по-електрофилен. Това значи, че хлорният анион може да функционира като нуклеофил и атакува нашия електрофил, тъй като хлорният анион не е най-добрият нуклеофил сам по себе си. Ако хлорният анион атакува тук, това ще отблъсне тези електрони към кислорода. Да продължим като напишем какво ще стане. Ще имаме R група. Ще имаме въглерод. Ще имаме кислород с две двойки несвързани електрони, който е свързан с водорода. Да обозначим тези електрони в синьо. Ако тези електрони в синьо са отблъснати към кислорода, можем да кажем, че това са тези електрони. Тогава може да кажем, че тези електрони тук в зелено, които са на хлорния анион, ще формират връзка между хлора и въглерода. Продължаваме напред и добавяме тази връзка между хлора и въглерода ето така. Ще имаме кислорода ето тук, който е свързан със сярата, която от своя стана има двойна връзка с този кислород. Имаме и тази двойка несвързани електрони. Както и хлорен атом. Това, което имаме сега, е доста по-добра напускаща група от тази, с която започнахме. Може да мислиш за това, като за нашата напускаща група. Това е напускащата група. Сега може да преминем към следващата стъпка от механизма. Ако се върнем ето тук, Това е много по-добра напускаща група от OH групата, с която започнахме. Ако това е нашата напускаща група, то може да покажем как тези електрони тук се преместват, за да формират двойна връзка, която ще отблъсне тези електрони към кислорода. Да продължим като покажем какво ще се получи. Ще имаме нашата R група. Въглеродът ще има двойна връзка с кислорода, който от своя страна има двойка несвързани електрони и формален заряд от +1. И да добавим хлора ето тук с всички тези електрони. Ще продължим като покажем от къде идват всички тези електрони. Ако тези електрони се преместят тук, то те ще променят нашия карбонил. Ще добавя това. Все още ще имаме тази връзка в зелено. Ще имаме и някои електрони, ще използвам цикламено за тях. Тези електрони ето тук ще се преместят при кислорода. Ще напиша това. Ще имаме нашия кислород. Ще имаме и три несподелени двойки електрони. Една от тях ще е тази в цикламено. Това ще му даде формален заряд от –1. Тъй като е свързан със сярата тук, сярата ще запази тази двойна връзка с този кислород. И още веднъж, тази двойка несподелени електрони ще се запази. Както и хлора ето тук. Причината, поради която това е добра напускаща двойка, е, че можем да сложим тези електрони ето тук, и да преместим тези електрони тук. Така ще се получи серен диоксид (газ). Да направим структурната формула на този резултат. Имаме кислород с двойна връзка със сярата. Сярата с двойна връзка към този кислород. Ще поставим и несподелените двойки електрони тук. Ще имаме и несподелена двойка електрони при сярата. Ако тези електрони в червено тук се преместят, за да формират тази връзка, то ние ще получим серен диоксид, както и хлорен анион. Да проследим още един път някои от електроните. Ако тези електрони се преместят към хлора, то имаме хлорен анион. Сега имаме нашия хлорен анион, който може да действа като основа, и в последната стъпка от нашия механизъм да приеме протони. Да вземе този протон и да остави тези електрони. И накрая се получава този ацилхлорид. Имаме въглерода с двойна връзка към кислорода. Кислородът има две несподелени двойки електрони. Имаме и хлора ето тук. Да проследим тези последни електрони, тези в синьо. Те се преместват към карбонила. Може да формираме и солна киселина от това. За да я формираме, тя също е газ. Получаването на тези газове, серен диоксид и солна киселина, ще доведе реакцията до нейния краен етап. Това беше дълъг механизъм. Още веднъж, ще видиш някои малки вариации за това. Ако се върна малко по- нагоре. Този стъпка, в която нуклеофилите атакуват електрофилите, и директно от тук, ако искахме можехме да направим нещо друго. Нуклеофилите атакуват сярата, така че тези електрони ще отидат при хлора и ще формират хлорният анион от тази стъпка. И след това може да стигнем до тук. Вече споменах за възможността да използваш това като междинно съединение. В зависимост от твоя учебник, ще видиш малки вариации в този механизъм. Той е малко дълъг, както видя. Да разгледаме и два други начина да направим ацилхлорид. Започваме с карбоксилна киселина. Може да добавим фосфорен пентахлорид или фосфорен трихлорид. И всички тези варианти ще ти дадат ацилхлорид като резултат. Механизмът е доста сходен. Също така вместо фосфорния трихлорид, може да добавим PBr3, форфорен трибромид, като така няма да има хлор тук. Това ще сложи бром, така че да формираме ацилбромид по този начин. Тази реакция ще е има своето приложение, което ще видиш в следващо видео.