Нуклеофильное ароматическое замещение

8 заданий

Присоединение — отщепление

Кольцо, обеднённое акцепторами, само становится электрофилом.

Как предсказать \(S_NAr\)

Нужна уходящая группа (галоген) и акцептор в орто или пара к ней.
Нуклеофил атакует атом с галогеном (медленно) → комплекс Мейзенгеймера: отрицательный заряд на орто/пара-атомах и на акцепторе.
Уходит галогенид (быстро) — ароматичность возвращается.
Больше акцепторов — мягче условия: хлорбензол почти не реагирует, 4-нитрохлорбензол — при 130 °C, 2,4,6-тринитрохлорбензол — даже с водой.
Лучшая уходящая группа — фтор: медленная стадия — атака, а сильно электроотрицательный фтор делает атом углерода электрофильнее; связь C–F рвётся уже в быстрой стадии.

Комплекс Мейзенгеймера: заряд принимает нитрогруппа

2,4-динитрохлорбензол — 2,4-Динитрохлорбензол → 2,4-динитрофенол

2,4-динитрофенол: Na₂CO₃, вода, 100 °C — 2,4-Динитрохлорбензол → 2,4-динитрофенол

Примеры

1. 2,4-Динитрохлорбензол + \(\ce{Na2CO3}\) (\(\ce{H2O}\), 100 °C) → 2,4-динитрофенол.

2. 4-Нитрофторбензол + \(\ce{CH3O-}\) → 4-нитроанизол.

3. 1-Фтор-2,4-динитробензол (реактив Сэнгера) + аминокислота → N-(2,4-динитрофенил)аминокислота.

errorМета-акцептор не помогает

Отрицательный заряд комплекса попадает на орто- и пара-атомы; нитрогруппа в мета его не принимает.

edit_noteПопробуйте сами

Что даст 4-нитрохлорбензол с аммиаком при нагревании?

expand_moreПоказать решение

4-Нитроанилин.

SNAr в синтезе

Как использовать \(S_NAr\)

Нитрогруппа — «активатор» \(S_NAr\) и затем источник \(\ce{NH2}\) (восстановление).
Нуклеофилы: \(\ce{HO-}\), \(\ce{RO-}\), \(\ce{RS-}\), \(\ce{NH3}\), амины, гидразин.
Реактив Сэнгера метит N-концевую аминокислоту пептида.

Примеры

1. 2,4-Динитрохлорбензол + анилин → 2,4-динитродифениламин.

2. 4-Фторнитробензол + пиперидин → 1-(4-нитрофенил)пиперидин.

errorГалоген должен стоять рядом с акцептором

Если галоген и акцептор в мета — ищите другой путь (ариновый механизм, металлокомплексный катализ).

edit_noteПопробуйте сами

Что даст 4-нитрофторбензол с метантиолятом натрия?

expand_moreПоказать решение

1-(Метилтио)-4-нитробензол — тиоэфир.

push_pinГлавное

Арилгалогенид с сильными акцепторами в орто- и пара-положениях (\(\ce{NO2}\), CN, C=O) замещает галоген на нуклеофил (\(\ce{OH-}\), \(\ce{RO-}\), \(\ce{NH3}\), амины) по механизму присоединения — отщепления: медленная атака даёт анионный комплекс Мейзенгеймера (заряд на акцепторе), затем уходит галогенид. Чем больше акцепторов, тем легче; мета-нитрогруппа не помогает. Фтор — лучшая уходящая группа в \(S_NAr\) (ускоряет медленную стадию).

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.