blogg-vitalika.ru

  

Bästa artiklarna:

  
Main / Hur konverterar man buten till butanol nmr

Hur konverterar man buten till butanol nmr

Alkoholnomenklatur. Funktionens närvaro kan indikeras med ett karakteristiskt suffix och ett platsnummer. Detta är vanligt för kol-kol dubbel- och trippelbindningar som har respektive suffix en och yne. Halogener, å andra sidan, har inte ett suffix och namnges som substituenter, till exempel: Alkoholer benämns vanligtvis enligt det första förfarandet och betecknas med ett ol-suffix, som i etanol, CH 3 CH 2 OH noterar att en lokalisator nummer behövs inte på en koldioxidkedja.

På längre kedjor bestämmer placeringen av hydroxylgruppen kedjanummerering. Till exempel: Andra exempel på IUPAC-nomenklatur visas nedan, tillsammans med de vanliga namnen som ofta används för några av de enklare föreningarna. För de monofunktionella alkoholerna består detta vanliga system av att namnge alkylgruppen följt av ordet alkohol. Denna terminologi hänför sig till alkylsubstitution av kolatomen med hydroxylgruppen färgad blå i illustrationen. Många funktionella grupper har en karakteristisk suffixbeteckning, och endast ett sådant suffix förutom "ene" och "yne" kan användas i ett namn.

När den hydroxylfunktionella gruppen är närvarande tillsammans med en funktion med högre nomenklaturprioritet, måste den citeras och lokaliseras av prefixet hydroxi och ett lämpligt antal. Föreningar som innehåller en C — S — H-funktionell grupp benämns tioler eller merkaptaner. Tiols kemi kommer inte att beskrivas här, förutom att notera att de är starkare syror och kraftfullare nukleofiler än alkoholer.

Reaktioner från alkoholer. Den funktionella gruppen av alkoholer är hydroxylgruppen, —OH. Till skillnad från alkylhalogeniderna har denna grupp två reaktiva kovalenta bindningar, C-O-bindningen och O-H-bindningen. Elektronegativiteten för syre är väsentligt större än för kol och väte. Följaktligen är de kovalenta bindningarna i denna funktionella grupp polariserade så att syre är elektronrikt och både kol och väte är elektrofila, såsom visas på ritningen till höger.

I själva verket är O-H-bindningens dipolära natur sådan att alkoholer är mycket starkare syror än alkaner ungefär 10 30 gånger, och nästan så mycket starkare än etrar syre-substituerade alkaner som inte har en O-H-grupp. Det mest reaktiva stället i en alkoholmolekyl är hydroxylgruppen, trots att O-H-bindningsstyrkan är signifikant större än C-C, C-H och C-O-bindningarna, vilket visar igen skillnaden mellan termodynamisk och kemisk stabilitet.

För en diskussion om hur surhet påverkas av molekylär struktur Klicka här. Elektrofil substitution vid syre. På grund av dess förbättrade surhet ersätts väteatomen i hydroxylgruppen ganska lätt med andra substituenter.

Ett enkelt exempel är den enkla reaktionen av enkla alkoholer med natrium och natriumhydrid, såsom beskrivs i den första ekvationen nedan. En annan sådan substitutionsreaktion är det isotopiska utbytet som sker vid blandning av en alkohol med tungt deuteriumoxid. Detta utbyte, som katalyseras av syra eller bas, är mycket snabbt under normala förhållanden, eftersom det är svårt att undvika spår av sådana katalysatorer i de flesta experimentella system. Mekanismen genom vilken många substitutionsreaktioner av detta slag äger rum är enkel.

En alkohols syreatom är nukleofil och är därför benägen att attackeras av elektrofiler. Den resulterande "onium" -mellanprodukten tappar sedan en proton till en bas, vilket ger substitutionsprodukten. Om en stark elektrofil inte är närvarande kan syrets nukleofilicitet förbättras genom omvandling till dess konjugatbas och en alkoxid. Denna kraftfulla nukleofil attackerar sedan den svaga elektrofilen. Dessa två varianter av substitutionsmekanismen illustreras i följande diagram.

Alkylsubstitution av hydroxylgruppen leder till etrar. Denna reaktion ger exempel på både stark elektrofil substitution första ekvation nedan och svag elektrofil substitution andra ekvation.

En av de viktigaste substitutionsreaktionerna vid syre är esterbildning som härrör från reaktionen av alkoholer med elektrofila derivat av karboxyl- och sulfonsyror. Följande illustration visar de allmänna formlerna för dessa reagens och deras esterprodukter, i vilka R'-O- gruppen representerar alkoholenheten. Den elektrofila atomen i syrakloriderna och anhydriderna är röd. Exempel på specifika förestringsreaktioner kan väljas från menyn under diagrammet och kommer att visas i samma utrymme.

Hydroxylgruppsubstitution. Med hjälp av det kemiska beteendet hos alkylhalogenider som referens uppmuntras vi att leta efter analoga substitutions- och eliminationsreaktioner av alkoholer. Huvudskillnaden är naturligtvis en förändring i den kvarvarande anjonen från halogenid till hydroxid.

Eftersom syre är något mer elektronegativt än klor 3. Trots detta lovande bakgrundsbevis genomgår alkoholer inte samma SN2-reaktioner som vanligtvis observeras med alkylhalogenider.

Till exempel har den snabba SN2-reaktionen av 1-brombutan med natriumcyanid, som visas nedan, ingen parallell när 1-butanol behandlas med natriumcyanid. I själva verket används etylalkohol ofta som ett lösningsmedel för alkylhalidsubstitutionsreaktioner som denna. Nyckelfaktorn här är stabiliteten hos den kvarvarande anjonbromiden vs. Vi vet att HBr är en mycket starkare syra än vatten med mer än 18 krafter på tio, och denna skillnad kommer att återspeglas i reaktioner som genererar deras konjugatbaser.

Den svagare basen, bromidanjonen, är mer stabil och dess frisättning i en substitutions- eller eliminationsreaktion kommer att vara mycket mer gynnsam än för hydroxidjon, en starkare och mindre stabil bas. Det är uppenbart att ett uppenbart steg mot förbättring av alkoholernas reaktivitet i SN2-reaktioner skulle vara att modifiera den —OH-funktionella gruppen på ett sätt som förbättrar dess stabilitet som en lämnande anjon.

Det enda problemet med denna strategi är att många nukleofiler, inklusive cyanid, inaktiveras genom protonering i stark syra, vilket effektivt tar bort den nukleofila ko-reaktanten som behövs för substitutionen. De starka syrorna HCl, HBr och HI är inte föremål för denna svårighet eftersom deras konjugatbaser är bra nukleofiler och är ännu svagare baser än alkoholer. Följande ekvationer illustrerar några substitutionsreaktioner av alkoholer som kan åstadkommas av dessa syror. Siffrorna inom parentes bredvid mineralsyras formler representerar viktprocenten av en koncentrerad vattenlösning, den form i vilken dessa syror normalt används.

Även om dessa reaktioner ibland kallas "syrakatalyserade" är detta inte strikt korrekt. Vid den totala transformationen omvandlas en stark HX-syra till vatten, en mycket svag syra, så åtminstone krävs en stökiometrisk mängd HX för en fullständig omvandling av alkohol till alkylhalogenid. Nödvändigheten av att använda ekvivalenta mängder av mycket starka syror i denna reaktion begränsar dess användbarhet för enkla alkoholer av det slag som visas ovan.

Alkoholer som har syrakänsliga grupper tål naturligtvis inte sådan behandling. Icke desto mindre kan tanken att modifiera den -OH-funktionella gruppen för att förbättra dess stabilitet som en lämnande anjon bedrivas i andra riktningar.

Följande diagram visar några modifieringar som har visat sig vara effektiva. I båda fallen omvandlas hydroxylgruppen till en ester av en stark syra. De första två exemplen visar sulfonatestrarna som beskrivits tidigare.

Det tredje och det fjärde exemplet visar bildandet av en fosfitester X representerar kvarvarande bromer eller ytterligare alkoholsubstituenter respektive en klorsulfitester. Alla dessa lämnande grupper färgade blå har konjugatsyror som är mycket starkare än vatten med 13 till 16 krafter av tio så att den lämnande anjonen är motsvarande mer stabil än hydroxidjon. Mesylat- och tosylatföreningarna är särskilt användbara genom att de kan användas i substitutionsreaktioner med en mängd olika nukleofiler.

Mellanprodukterna som produceras i reaktioner av alkoholer med fosfortribromid och tionylklorid de två sista exemplen isoleras sällan, och dessa reaktioner fortsätter till alkylbromid- och kloridprodukter.

Betydelsen av sulfonatestermellanprodukter i allmänna nukleofila substitutionsreaktioner av alkoholer kan illustreras genom följande omvandling av 1-butanol till pentanenitrilbutylcyanid, en reaktion som inte sker med alkoholen ensam se ovan.

Fosfor- och tionylhalogeniderna å andra sidan verkar bara för att omvandla alkoholer till motsvarande alkylhalogenider. Några exempel på alkoholsubstitutionsreaktioner som använder detta tillvägagångssätt för att aktivera hydroxylgruppen visas i följande diagram.

De första två fallen tjänar till att förstärka det faktum att sulfonatesterderivat av alkoholer kan ersätta alkylhalogenider i en mängd SN2-reaktioner. De följande två fallen visar användningen av fosfortribromid vid omvandling av alkoholer till bromider. Detta reagens kan användas utan tillsatt bas e. Observera att etersyret i reaktion 4 inte påverkas av detta reagens; medan den alternativa syntesen med koncentrerad HBr klyver etrar. Fosfortriiodid är inte stabil men kan alstras in situ från en blandning av röd fosfor och jod och verkar för att omvandla alkoholer till alkyljodider.

Närvaron av en organisk bas, såsom pyridin, är viktig eftersom den ger en väsentlig koncentration av kloridjon som behövs för den slutliga SN2-reaktionen av klorosufit-mellanprodukten. I frånvaro av basklorosufiter sönderdelas vid upphettning för att ge den förväntade alkylkloriden med bibehållen konfiguration. Tertiära alkoholer används inte vanligtvis för substitutionsreaktioner av det slag som diskuteras här, eftersom SN1- och El-reaktionsvägarna är dominerande och är svåra att kontrollera.

Denna aspekt av alkoholkemi kommer att beröras i nästa avsnitt. Betydelsen av sulfonatestrar som mellanprodukter i många substitutionsreaktioner kan inte överdrivas. Ett noggrant bevis på den konfigurationsinversion som inträffar vid substitutionsstället i SN2-reaktioner använder sådana reaktioner. Ett exempel på ett sådant bevis visas ovan när du trycker på An Inversion Proof-knappen under diagrammet. Förkortningar för de vanligaste sulfonylderivaten ges i följande tabell.

För en mer fullständig diskussion om hydroxylsubstitutionsreaktioner och en beskrivning av andra selektiva metoder för denna transformation Klicka här. Eliminationsreaktioner. Alkoholer genomgår inte sådana basinducerade eliminationsreaktioner och används faktiskt ofta som lösningsmedel för sådana reaktioner.

Detta är ännu ett exempel på hur lämnar gruppstabilitet ofta påverkar reaktionshastigheten. När en alkohol behandlas med natriumhydroxid inträffar följande syrabasjämvikt. De flesta alkoholer är något svagare syror än vatten så vänster sida är favoriserad. Eliminering av vatten från en alkohol kallas uttorkning.

Med tanke på att vatten är en mycket bättre lämnande grupp än hydroxidjon är det klokt att använda syrakatalys i stället för baskatalys för att uppnå sådana reaktioner. Fyra exempel på denna användbara teknik visas nedan. Observera att hydrohalinsyror HX normalt inte används som katalysatorer eftersom deras konjugatbaser är bra nukleofiler och kan ge substitutionsprodukter. Konjugatbaserna av svavelsyra och fosforsyra är inte bra nukleofiler och ger inte substitution under de vanliga användningsförhållandena.

De två sista reaktionerna visar också att Zaitsev-regeln gäller alkoholuttorkningar samt eliminering av alkylhalogenider. Således är den mer högsubstituerade dubbelbindningsisomeren favoriserad bland produkterna.

Det bör noteras att de syrakatalyserade uttorkningarna som diskuteras här är motsatsen till de syrakatalyserade hydratiseringsreaktionerna hos alkener. För reversibla reaktioner som denna kräver termodynamikens lagar faktiskt att mekanismen i båda riktningarna fortsätter på samma reaktionsväg. Detta är känt som principen för mikroskopisk reversibilitet. För att illustrera listar följande diagram de tre stegen i varje transformation.

Uttorkningsreaktionen visas med de blå pilarna; hydratiseringsreaktionen med magenta pilar.

(с) 2019 blog-vitalika.ru