Озонолиза

В това видео ще разгледаме реакцията на разкъсване на алкени, която се нарича реакция на озонолиза. Тук отляво е нашият общ алкен, като към този алкен ще добавим О3 в първата стъпка, което е озон. Във втората стъпка ще добавим DMS, което е диметилсулфид. Но внимавай, защото има различни реагенти, които можеш да добавиш във втората стъпка, така че се увери, че използваш това, което използва твоят преподавател. Ако използваш DMS, ще получиш смес от алдехиди и/или кетони като продукти в зависимост от това какви заместители има твоят първоначален алкен. Да разгледаме първо електронната структурата на озона. Тук отляво е възможната структура на озона. Можем да напишем и резонансна структура, като вземем тези електрони и ги преместим тук, за да образуват двойна връзка между тези два кислорода. Сега те изтласкват тези електрони тук при кислорода отляво. Сега ще напиша другата резонансна структура. Сега ще имам двойна връзка между тези два кислорода отдясно. Кислородът най-вдясно сега има две несподелени електронни двойки. Кислородът в средата пак има една несподелена електронна двойка, а кислородът най-вляво има три несподелени електронни двойки. Ето защо кислородът най-вляво има формален заряд –1, а кислородът тук горе има формален заряд +1. Така че това са нашите две резонансни структури. Запомни, че действителната молекула е хибрид между тези две резонансни структури. Сега да изберем една от тези две резонансни структури. Ще взема тази отдясно. Ще препиша резонансната структура отдясно. Ще взема тази, която има отрицателен заряд при кислорода най-отляво. Този кислород отгоре има формален заряд +1. Кислородът отдясно няма заряд в тази резонансна структура. Сега ще напиша нашия алкен. Това е нашият алкен с неизвестни заместители към момента. Разглеждаме механизма, отрицателният заряд при кислорода... тази несподелена електронна двойка тук... тя ще атакува този въглерод, като евентуално ще изтласка тези пи-електрони. И тези пи-електрони всъщност отиват при този кислород тук, който който ще изткласка тези пи-електрони при този кислород. Това е съгласуван механизъм. Сега ще напиша какво се получава от това движение на електрони. Кислородът отляво сега е свързан с този въглерод отляво. Въглеродът отляво сега има единична връзка към този въглерод отдясно. Въглеродът отдясно сега е свързан с този кислород. И после тези кислороди са свързани с кислорода в центъра. Несподелените електронни двойки... всички кислородни атоми сега ще имат по две несподелени електронни двойки. Ето така. И така имаме толкова много електрони, които се местят, да видим можем ли да ги проследим. Ще оцветя някои електрони тук. Ще кажа, че тези електрони тук в синьо са тези, които образуват тази връзка между кислорода и въглерода. Ще кажа, че тези пи-електрони тук в червено са тези, които образуват тази връзка между този въглерод и този кислород. И накрая, тези електрони тук... това са пи-електроните тук... те ще се преместят при този кислород тук горе. Така че можеш да кажеш, че тези електрони в цикламено ще бъдат точно тук. И сега имаме тази структура. Връзките кислород-кислород са относително слаби. Те са нестабилни, а ние имаме две връзки кислород-кислород в тази молекула. Тези връзки кислород-кислород ще се разкъсат в следващата стъпка на механизма. Мога да избера кой да е от тях, тъй като те са симетрични. Ще кажа просто, че... просто ще кажа, че тези електрони тук... ще кажа, че тази връзка кислород-кислород ще се разкъса в следващата част от механизма. Ако разгледаме тези електрони и този кислород, които се преместват тук, това ще разкъса тази връзка между двата въглерода, защото тук ще има твърде много връзки при този въглерод отдясно. Така че тази връзка ще се разкъса, тези електрони ще дойдат тук, а после електроните в зелено ще дойдат при горния кислород. Значи нестабилната връзка кислород-кислород се разкъсва. Сега ще напиша какво се получава. Тук отляво имаме въглерод. Сега този въглерод ще има две връзки към този кислород. Кислородът ще има две несподелени електронни двойки. Това ще образува карбонилно съединение. Въглеродът отдясно е свързан с две други неща и сега има двойна връзка към този кислород ето тук. Сега този кислород има само една несподелена електронна двойка. После този кислород е свързан с друг кислород, а този кислород сега има три несподелени електронни двойки, което му дава формален заряд –1. Сега имаме формален заряд –1 тук, този кислород получава формален заряд +1, а отдясно получаваме карбонилоксид. Значи това заредено съединение отдясно се нарича карбонилоксид. В следващата стъпка на механизма, ако разглеждаме карбонилното съединение отляво... това карбонилно съединение тук отляво... двойната връзка между кислорода и въглерода, кислородът е по-електроотрицателен от въглерода, така че кислородът ще придърпа тези електрони по-близо до себе си, от което кислородът ще получи частично отрицателен заряд. Въглеродът ще загуби част от своята електронна плътност, така че този въглерод ще има частичен положителен заряд. Можеш да видиш, че тук има частично отрицателно зареден кислород точно до отрицателно зареденият кислород на този каробнилоксид. Така че те естествено ще се отблъскват. И ще се получи обръщане до карбонилното съединение отляво. Значи ще обърнем това съединение отляво и ще запиша карбонилния оксид отдясно по същия начин. Така, като продължаваме нашия механизъм тук, ще обърнем карбонилното съединение отляво и ще запазим карбонилоксида същия, със същата ориентация. Сега ще продължа и ще поставя всички несподелени електронни двойки и формални заряди. Формален отрицателен заряд тук, формален положителен заряд тук, две несподелени електронни двойки при този кислород. Ще си направя малко място. Отново, можем да разглеждаме нашето карбонилно съединение като поляризирано. Кислородът е частично отрицателен и този въглерод тук е частично положителен. В следващата стъпка на механизма ще имаме нуклеофилна атака. Този отрицателно зареден кислород ще атакува този частично положителен въглерод тук. Ако кислородът образува връзка с този въглерод, тогава ще има твърде много връзки към този въглерод и затова тази несподелена електронна двойка, тези пи-електрони тук ще отидат при този въглерод, който ще изтласка тези електрони към този кислород. Отново имаме голям брой електрони, които се местят. Сега ще запиша продукта и ще се опитаме да проследим тези електрони. Сега ще имаме този въглерод тук, който ще се свърже с кислород. Този кислород сега е свързан с това, което беше въглерод в карбонилния оксид. Този въглерод е свързан с две други неща, той също е свързан с кислород, като този кислород е свързан с кислород, който е свързан с този въглерод. Сега ще поставя тук несподелените електронни двойки. Всеки от тези кислороди ще имат две несподелени електронни двойки, ето така. Отново, да видим дали можем да проследим тези електрони, защото тук се случват много неща. Хайде да проследим тези електрони тук в синьо. Тези при отрицателно заредения кислород, тези, които ще осъществят нуклеофилната атака при карбонилния въглерод тук и ще образуват тази връзка. Тази връзка в синьо представя тези сини електрони. Добре, ако последваме пи-електроните... тези пи-електрони и този карбонил в червено... те ще образуват връзка между този кислород и този въглерод, ето така. И накрая, тези пи-електрони тук при карбонилния оксид ще се преместят... тези електрони ще се преместят при този кислород. Сега имаме това съединение. Това е всичко за първата стъпка. Това е присъединяване на озон към нашия алкен. И сега да отидем при нашия диметилсулфид. Диметилсулфидът се приближава... ще го запиша тук... значи имаме сяра. Сярата е свързана с две метилови групи, като сярата има две несподелени електронни двойки. Една от тези двойки на сярата ще атакува този кислород тук. Една несподелена електронна двойка атакува този кислород. Напомням отново, че връзката кислород-кислород е слаба. Ще оцветя тази слаба връзка кислород-кислород. Това е слабата връзка кислород-кислород, която ще бъде разкъсана. Тези електрони ще се преместят тук. Тук ще има твърде много връзки към този въглерод, така че тези електрони в червено ще се преместят тук. Накрая електроните в синьо ще се преместят при горния кислород. Сега да напиша това. Какво се случва сега? Сега ще имаме един въглерод ето тук отляво. Той е свързан с двойна връзка с този кислород. Този кислород получава две несподелени електронни двойки. Въглеродът тук отдясно сега има двойна връзка с един кислород, ето така. После този въглерод е свързан и с две други неща. А сярата сега е свързана с този кислород тук. Сярата е свързана с този кислород, този кислород има три несподелени електронни двойки, което му дава формален заряд –1. Сярата е свързана с две метилови групи и тя все още има несподелена електронна двойка, защото тя започна с две несподелени електронни двойки, което придава на сярата формален заряд +1. Ако се концентрираш върху серното съединение тук, можеш да направиш резонансна структура. Можеш да преместиш тези електрони тук. Ако направим резонансна структура за това, сега имаме сяра, свързана с двойна връзка с кислород, с две метилови групи и с останала една несподелена електронна двойка. Значи можем да определим това като DMSO, диметилсулфоксид. Значи получихме DMSO, но по-важното е, че получихме тези два карбонила тук долу. Отново, това са алдехиди или кетони, зависи от заместителите. Значи получаваме тези алдехиди или кетони. Ако проследим електроните... тези електрони в червено тук отляво, те се преместват тук в нашето карбонилно съединение. Електроните в зелено тук отляво, се преместват тук, за да образуват това карбонилно съединение. След този толкова дълъг механизъм, накрая получихме нашата смес от алдехиди или кетони. Сега да видим един пример, за да се уверим, че можем да приложим този механизъм. Да видим един алкен. Това е нашият алкен. Към нашия алкен в първата стъпка добавяме озон, О3. Във втората стъпка добавяме диметилсулфид, DMS. Начинът, по който аз разглеждам тази реакция, или лесният начин за разглеждането ѝ... нека да го напиша тук отново. Знаем, че ще се разкъса двойната връзка. Ще се разкъса тази двойна връзка ето тук. Знаем, че нашата двойна връзка... това е метилова група, а тук имаме водород, нали? Не я записваме отляво, но знаем, че тя е там. Ще разкъсаме тази двойна връзка. Ще я разкъсаме ето тук. Един начин да го направим, е просто да изтрием това. Нали? Ако изтрия тази част ето тук, и добавя кислород към всеки въглерод тук... Добавяме кислород ето тук. И добавяме кислород тук. Малко трудно се вижда, затова ще го препиша. Значи тук долу сега имаме карбонил и това е кетон. Тук горе имаме алдехид. Значи това е нашият продукт. Може би това не е най-лесният начин да го напиша. Ще го напиша по друг начин. Ще направя една права верига, да видим колко въглеродни атоми имаме. Имаме един, два, три, четири, пет, шест въглерода. Само малко да изправя тази молекула. Значи тук имаме едно и тук имаме кетон. това са два въглерода. Три, четири, пет, шест въглерода. После тук имаме нашия алдехид. Това е алдехидът, който ще има този въглерод ето тук. Общо седем въглерода. Значи едно, две, три, четири, пет, шест, седем. При тази реакция се получава алдехид и кетон. Пак повтарям: внимавай с втората стъпка! Внимавай какво използва твоят преподавател.