Нуклеофилно ароматно заместване II

В последното видео разгледахме нуклеофилно ароматно заместване при реакция на присъединяване и елиминиране. В това видео ще разгледаме реакция на елиминиране и присъденивяне, което се нарича още бензинов механизъм. Тук започваме с бромбензен. Към бромбензена добавяме натриев амид, който е силна основа, и течен амоняк. Можеш да видиш, че сме заместили с амино групата нашия халоген в пръстена, като се получава анилин. Хайде да разгледаме механизма. Ще започнем с частта с елиминирането. Сега ще запиша "елиминиране". Натриевият амид действа като основа. Тук ще запиша амидния анион, като има заряд –1 при този азот. Той ще вземе този ароматен протон, като оставя тези електрони при този въглерод. Сега ще покажа резултата от реакцията киселина-основа. Имаме нашия пръстен. Имаме напускащата група все още. И сега имаме заряд –1 при този въглерод. Образува се карбанион. Сега ще оцветя тези електрони. Тези електрони тук сега са при този въглерод, като се образува карбанион, който е орто спрямо напускащата група – значи орто карбанион. Когато тези електрони в цикламено се преместят тук, това позволява тези електрони да се преместят при халогена, така че той напуска като анион. Получаваме т.нар. бензинова молекула – тук има тройна връзка ето така. Тези електрони в цикламено се преместват тук и образуват тройна връзка. Тя се различава от обичайните тройни връзки. Това е нестабилно междинно съединение. Тази молекула е много реактивоспособна. Затова в следващата стъпка... наричаме това присъединителна част на механизма... бензеновата молекула е ето тук. Тя ще реагира с амида, с амидния анион. Но този път анионът ще действа като нуклеофил. Когато покажа амидния анион по този начин, ще го покажа като нуклеофил, който атакува тройната връзка – значи атакува един от тези въглероди. Ще си избера от тази страна, при което ще се изтласкат тези електрони обратно при този въглерод. Сега ще го покажа. Имаме нашия пръстен. Имаме NH2 групата, свързана с пръстена. Имаме тези електрони, които се преместват тук при този въглерод. Отново, тези електрони в цикламено се преместват тук, за да образуват карбанион, орто-карбанион. Последната стъпка е протониране на пръстена. Имаме амоняк. Амонякът се приближава. Той ще действа като киселина и ще отдаде протон. Тези електрони в цикламено ще вземат този протон, но без тези електрони. Присъединяваме протон към пръстена и сме готови с механизма. Получихме анилин като продукт. Това е механизмът на елиминиране и присъединяване. Сега да видим една практическа задача. Тук имаме един двойно заместен пръстен. Двата ни заместителя са в пара-положение помежду си. Ще присъединим силна основа, например натриев амид, тук има заряд –1. Първата стъпка е елиминиране. Първо имаме реакция между киселина и основа, където амидът приема един протон, който е съседен на халогена. Тук имаме два варианта. Можем да вземем този протон, който е съседен на халогена, или можем да вземем този протон, който е съседен на халогена. В този случай това няма значение, защото те са еквивалентни, почти едно и също е, ако разглеждаме симетрията на молекулата. Затова избирам този протон, за да си улесним живота. Тези електрони ще останат при този въглерод. Да видим реакцията киселина-основа. Имаме нашия пръстен. Имаме метилова група при пръстена. Имаме халоген при пръстена. И сега имаме отрицателен заряд –1 при този въглерод. Имаме електрони при този въглерод, заряд –1. Тези ще се преместят тук, за да се образува тройна връзка, а тези електрони отиват с напускащата група. Този хлориден анион напуска и получаваме бензин. Получаваме бензиновото междинно съединение. Ще го напиша ето тук. Това е бензин. Пак има метилова група, свързана с пръстена. Пак ще покажа този протон, който участва в реакцията киселина-основа. Можеше да е и този, но така е по-лесно да напиша бензеновия пръстен. Тук показвам пи-връзката, така че сега е по-лесно да я покажа тук. Тук получаваме само едно бензиново междинно съединение. Това е нашето бензиново междинно съединение, което после ще реагира с амидния анион, който сега действа като нуклеофил. Сега имам заряд –1 при азота. Той ще действа като нуклеофил. Може да атакува от двете страни на тази тройна връзка. Сега ще покажа, че атакува от тази страна на тройната връзка. Тези електрони ще дойдат ето тук. И да видим резултата. Това е моя пръстен. Ще присъединим NH2 към горния въглерод този път. Електроните се преместват при този въглерод. Така че пак имам метилова група, ето така. Можеш да покажа, че амидният анион атакува другата страна на тройната връзка. Това също е възможно. Можех да разгледам, че нуклеофилът атакува тук, което ще изтласка тези електрони при този въглерод. Сега ще покажа и този вариант. Пак имаме пръстен. Имаме тези електрони в пръстена. Имаме метилова група. Този път NH2 се присъединява отдясно на тройната връзка. Тези електрони се оказват ето тук. Последната стъпка, за която няма да показвам механизма на протичане, е просто да присъединим протон към този анион. И получаваме крайните продукти. Сега ще ги напиша. Имаме двете групи, и в горния пример те бяха пара-разположени помежду си. А сега другите продукти, двете групи в пръстена, които са мета една спрямо друга. Тук получаваме смес от продукти. Това е бензинов механизъм. Сега да видим още един тип елиминиране при реакция, която протича с бензинов механизъм. Той също е много известен. Този път можеш да видиш, че вместо натриев амид използваме натриев хидроксид. Знаем, че това е силна основа, така че ще свърши работа. Трябва да се нагрее доста и да се добави вода и източник на протони. И тогава ще видиш, че ще заместиш с ОН група твоя халоген. Това е много известна реакция. Да видим дали можем да решим тази задача тук, където имаме метилова група в пръстена и хлор. Това е малко по-различно от току-що направеното. Тези две групи са мета една спрямо друга, а тези другите бяха пара. Отново, ще разглеждаме хидроксидния анион като силна основа. Той ще отнеме протон от нашия пръстен. Спомни си, че ще отнеме протон в съседство с напускащата група. Може да отнеме протон от тук, може да отнеме протон и от тук. Това са две различни позиции този път. Така че ще получим различни междинни съединения. Ще разглеждаме две различни бензинови съединения. Това е различното от предишния пример. Там трябваше да мислим само за едно междинно съединение. Първо ще разгледам протона отдясно. Ако този протон се отдели, можем да си представим, че тези електрони се преместват тук, за да образуват тройна връзка. Първо ще напиша това. Значи елиминирането на нашия халоген ще ни даде междинно съединение, като междинното съединение ще изглежда ето така, като метиловата група ще е ето тук. Това е възможното междинно съединение. Но можехме да отделим този протон... натриевият хидроксид може да отнеме и този протон. Тогава халогенът може да се отдели в елиминационната стъпка и да се получи друго междинно съединение. Този път ще е между този водород и хлора. Значи ще е ето тук. Значи тройната връзка ще е от тази страна. Сега можем да напишем междинното съединение ето така. Забележи, че показвам различна резонансна форма за тези пи-електрони в пръстена. Но ние знаем, че това е ОК. Всичко започва с пи-електроните в бензеновия пръстен, ето така. Но също така лесно мога да започна и от другата страна. Това, което записвам тук, не е неправилно. Това е просто друг начин за записване. За нас е необходимо да покажем междинното съединение по този начин. Сега имаме две междинни съединения. В следващата стъпка хидроксидът действа като нуклеофил и може да атакува от коя да е от двете страни. Да си представим хидроксидния анион, който действа като нуклеофил. Сега да запишем възможните продукти. Представям си, че хидроксидът атакува от тази страна на тройната връзка, и тогава крайният продукт ще изглежда ето така. Имаме пръстена. Имаме метиловата група. После имаме нашата ОН-група в пара-положение спрямо метиловата група. Това е един от възможните продукти. Сега ще използвам друг цвят, за да виждаме по-добре. Нуклеофилната атака тук би ни дала този продукт, а нуклеофилната атака тук би ни дала различен продукт. Нека да напиша това. Показвам пръстена, после пи-електроните. Показвам ОН групата, която се присъединява тук. И пак имаме метилова група. Виждаш, че това са различни продукти. Имаме два различни продукта. Пак можем да дойдем до тази молекула и можем да покажем същото нещо. Показваме хидроксида, който атакува отляво на тройната връзка. Сега ще напиша този продукт. Ако хидроксидът атакува отляво, той ще се присъедини отляво на тройната връзка. И сега ще имаме този продукт. Това е друг възможен продукт. Сега можем да имаме атака отдясно на тройната връзка за този. Сега ще покажа четвъртата вероятност. Сега имаме бензенов пръстен. Имаме ОН група, присъединена тук. После тук имаме метилова група. Ако разгледаш, можеш да видиш, че тези двете всъщност са еднакви молекули, заради бензеновия пръстен... просто съм написал пи-връзките на различни места, но знаем, че това са просто резонансни структури една на друга. Значи получаваме общо три продукта от тази реакция. Това ще е едната молекула, това ще е другата и това ще е третата. Това би бил моят подход за отговор на въпрос на изпит. Нямаш време да разпишеш подробно пълният механизъм, така че разгледай елиминирането на халогена и образуването на междинно съединение с тройна връзка. Разгледай колко междинни съединения са възможни. И накрая разгледай присъединяването на нуклеофила към всяка от страните на тройната връзка, което ще ти даде възможните продукти за твоя отговор.