Киселинност на алкините и алкилиране

Терминалните алкини действат като слаби киселини при взаимодействие с много силна основа. Например с натриев амид, така че този NH2– тук идва от Na+NH2–, това е натриев амид, който е много силна основа. Ако амидният анион действа като основа, тук има една несподелена електронна двойка при този азот, той ще отнеме този протон ето тук. Това е киселинният протон при терминалните алкини, който оставя тези електрони тук, които се преместват при този въглерод. Ако взема NH2– и то вземе Н+, тогава се образува NH3. Сега имаме азот с три водородни атома, свързани с него, и една несподелена електронна двойка. Когато натриевият амид действа като основа, се образува амоняк. Какъв е другият ни продукт? Имаме въглерод, свързан с тройна връзка с друг въглерод с една R група тук, и също една несподелена електронна двойка при този въглерод. Тези електрони тук бяха електроните от тази връзка. Ето тези електрони, които се преместиха при този въглерод. Това дава на вълерода формален заряд –1. Тук се получава карбанион, който се нарича още алкиниден анион за този протон. Значи това е алкиниден анион, а това е карбанионът. Той е сравнително стабилна спрегната основа, тъй като електроните, ето тези два електрона тук, са разположени на sp-хибридизирана орбитала, която има силно изразен s-характер, така че е сравнително малка по обем. Тези отрицателно заредени електрони са малко по-близо до положително зареденото ядро на този въглерод тук. Това донякъде стабилизира спрегнатата основа, което е причината терминалните алкини да могат да действат като киселина. След като се образува този алкиниден анион, можем да използваме този алкиниден анион за реакция на алкилиране. Тук ще препиша алкинидния анион. Ще покажа тази част, тази R група. После имаме въглерода, свързан с тройна връзка с друг въглерод, и имаме отрицателен заряд при този въглерод ето тук. Сега това може да действа като нуклеофил. Отрицателно зареденият анион може да действа като нуклеофил. И ако протече реакция между този алкилиден анион и алкилхалогенид... Ще напиша тук един алкилхалогенид. Тук ще поставя водородните атоми, тук отдясно ще поставя халогена, поставям и несподелените електронни двойки. Тук ще напиша R-групата, а после тук един водород. Това е алкилхалогенидът. Ако той реагира със силен нуклеофил, с алкилхалогенид, който не е много пространствено обременен... това е първичен алкилхалогенид ето тук... тогава ще протече реакция Sn2. Разглеждай я като реакция Sn2. Имаме алкилхалогенид, който има поляризирана връзка между въглерода и халогена. Ако халогенът е по-електроотрицателен, той ще привлече тези електрони от връзката между него и този въглерод. Накрая този халоген ще бъде частично отрицателен. Този въглерод ще бъде частично положителен. Значи имаме един електрофил. Този въглерод тук има частичен положителен заряд. Той иска електрони. Разбира се нашият нуклеофил има тези електрони. Несподелената електронна двойка при въглерода може да атакува електрофила, така че нуклеофилно атакува електрофила. Механизмът Sn2, спомни си, е синхонизиран механизъм, което означава, че нуклеофилът атакува електрофила едновременно с отделянето на напускащата група. Така че тези електрони ще се преместят при нашия халоген. Сега ще напиша продукта. Сега ще имаме една R група, въглерод, свързан с тройна връзка с друг въглерод. Сега е свързан с още един въглерод. Така че в тази реакция се образува връзка въглерод - въглерод. После този водород е ето тук. Тази R-група все още е тук, насочена към нас, и после водородът се отдалечава от нас в пространството, ето така. После имаме нашия халоген ето тук, сега той има четири несподелени електронни двойки и формален заряд –1. Той е стабилен анион сам по себе си. Така че това е реакция на алкилиране, нали? Присъединихме алкилна група към нашия алкин. Нашата алкилна група се състои от този въглерод, каквато и да е тази R-група. Образува се нова връзка въглерод-въглерод, нали? Алкилирахме нашия алкин. Сега да видим пример на реакция киселина - основа, последвана от алкилиране. Започваме с ацетилен, който е най-простият алкин. Имаме въглерод с тройна връзка към друг въглерод, после два водорода от двете страни и ако това реагира с натриев амид ето тук... Знаем, че натриевият амид е силна основа, ако използваме ....................... ще отнеме един от тези киселинни протони. Да кажем, че е този протон ето тук, значи отнема този протон. Тези два електрона остават при този въглерод, което го прави отрицателно зареден. Положително зареденият натриев йон ще взаимодейства с този отрицателно зареден карбанион. Това е първата реакция, образуването на алкиниден анион. И ако искаш да протече алкилиране, това е отделна реакция. Ако вземем това, нека то да реагира с етилбромид. CH3CH2Br. Ако мислиш за това какво ще се случи: несподелената двойка електрони при този въглерод ще атакува този въглерод, този, който е свързан с халогена. Този халоген ще се отдели, и тази алкилна група ще се присъедини към твоя алкин. Накрая имаме етилова група при нашия алкин. Сега ще го напиша. Имаме водород и после въглерод, свързан с тройна връзка с друг въглерод, после имаме тази алкилова група. СН2СН3, ето така. Алкилирахме нашия алкин. Това е много полезна реакция в органичния синтез. Да вземем молекулата, която току-що получихме, и да направим нещо друго с нея. Ако разгледаш това... ще препиша всичко ето тук. Ако взема този алкин, ние току-що получихме това. Сега ще реагира. Две стъпки. Първо отново ще реагира с нашата основа. Ще използваме натриев амид. Във втората стъпка ще реагира с първичния алкилхалогенид. Тук ще напиша първичния алкилхалогенид, това е нашата молекула. И се питаме: какво се случва? Имаме силна основа. Все още имаме киселинен протон, останал при нашия алкин, нали? Този протон тук отляво. Ето какво ще направи основата. Основата ще отнеме този протон, който образува отрицателно зареден карбанион, алкиниден анион. После този анион ще бъде нашият нуклеофил в реакцията Sn2. Когато мислиш за това, тези електрони тук ще отидат при този въглерод, който получава формален заряд –1, ще измине целият път дотук и ще атакува този въглерод и ще присъедини тази алкилна група към нашия въглерод. Сега ще запиша продуктите. Ще имаме нашият бензенов пръстен. Ще запиша бензеновия пръстен тук, като ще поставя електроните в този бензенов пръстен. После на този бензенов пръстен има СН2. Това СН2 в червено, което означих ето тук, и това е алкилната група, която присъединяваме към алкина. Ще довърша формулата на нашия алкин тук. Сега имаме тройна връзка, нали? Въглерод с тройна връзка към друг въглерод. После е нашата етилова група. Значи СН2СН3. В следващи видеа ще видиш как използваме киселинността на терминалните алкини за алкилиране, когато ще видим и други задачи за синтез.