Презентация Нуклеофильное замещение галогена и других функциональных групп онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Нуклеофильное замещение галогена и других функциональных групп абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 30 слайдов. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Презентации » Химия » Нуклеофильное замещение галогена и других функциональных групп
Оцените!
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:30 слайдов
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:385.27 kB
- Просмотров:276
- Скачиваний:3
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
![НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img0.jpg)
Содержание слайда: НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ ГАЛОГЕНА И ДРУГИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП
1.Нуклеофильное замещение галогена в молекуле органического соединения
(Механизмы SN1, SN2, SNAr, SNEA )
2.Нуклеофильное замещение гидроксильной группы
(Механизмы SN1, SN2, SNAr, SNi )
3.Нуклеофильное замещение сульфогруппы в аренах
(Механизм SNAr)
№2 слайд
![Механизм SN мономолекулярный](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img1.jpg)
Содержание слайда: Механизм SN1 (мономолекулярный)
включает две стадии: диссоциация алкилгалогенида на ионы и взаимодействие катиона с нуклеофилом;
во многих случаях, алкилгалогенид диссоциирует с последовательным образованием:
- контактной ионной пары (а),
- сольватно-разделенной ионной пары (b)
сольватированных ионов (с).
Каждый из продуктов диссоциации может взаимодействовать с реагентом.
№3 слайд
![Стереоизомерия SN - реакций](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img2.jpg)
Содержание слайда: Стереоизомерия SN1 - реакций
Нуклеофильная атака
ионной пары (а) приводит к обращению конфигурации (асимметрия углерода в значительной мере сохраняется).
ионной пары (б) - к преимущественному обращению конфигурации, одна сторона катиона экранируется сольватированным галогенид-ионом, но селективность снижается, и рацемизация увеличивается.
свободного катиона (с) - полная рацемизация.
Однако полная рацемизация обычно не наблюдается (рацемизация составляет от 5 до 20 %), процесс завершается до появления в реакционной массе значительного количества сольватированного катиона.
№4 слайд
![Скорость SN - реакций](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img3.jpg)
Содержание слайда: Скорость SN1 - реакций
Лимитирующая стадия - образование карбокатиона
Стабильность катиона определяет реакционную способность галогенида, поэтому
Скорость процесса зависит от концентрации алкилгалогенида и не зависит от концентрации нуклеофила.
Побочные реакции карбокатиона : изомеризация углеродной цепи, элиминирование (EI) и др.:
№5 слайд
![Механизм SN одностадийное](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img4.jpg)
Содержание слайда: Механизм SN2 — одностадийное синхронное (бимолекулярное) замещение :
Нуклеофил Nu– атакует субстрат «с тыла» с образованием переходного состояния. При этом атом углерода изменяет sp3-гибридизацию на sp2-. Одна доля р-орбитали перекрывается с нуклеофилом, а вторая — с уходящей группой. Связь С–Nu образуется одновременно с разрывом связи С–Y, поэтому реакция всегда сопровождается обращением конфигурации.
Побочная реакция - элиминирования Е2.
Скорость реакции зависит: от пространственных факторов, величины положительного заряда на атоме углерода субстрата, силы нуклеофила и в кинетической области от концентрации как нуклеофила, так и алкилгалогенида.
№6 слайд
![Механизм SNAr](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img5.jpg)
Содержание слайда: Механизм SNAr (присоединение-отщепление)
обычно реализуется в аренах при наличии электроноакцепторных заместителей (А), которые создают частичный положительный заряд (d+) в положениях 2, 4, 6 бензольного цикла и направляют туда нуклеофил, а также стабилизируют s-комплекс.
№7 слайд
![Особенности механизма SNAr](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img6.jpg)
Содержание слайда: Особенности механизма SNAr (присоединение-отщепление)
В отличие от механизма SN2 в алкилгалогенидах, в аренах новая связь с нуклеофилом образуется раньше, чем отщепляется уходящая группа.
Реакция включает 2 стадии: присоединения нуклеофила с образованием s-комплекса и отщепления галогенид-иона с регенерацией ароматичности цикла.
Первая стадия, а, следовательно, стабильность -комплекса, обычно определяет скорость всей реакции.
№8 слайд
![Стабильность -комплекса в](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img7.jpg)
Содержание слайда: Стабильность -комплекса в реакции SNAr
Чем равномернее распределяется электронное облако s-комплекса, тем он устойчивее и тем легче замещается галоген.
Нитрогруппа принимает участие в распределении электронного облака -комплекса, при этом структура (г) — наиболее устойчивая и напоминает анион ациформы нитросоединения. Существование таких -комплексов доказано экспериментально.
№9 слайд
![Механизм SNEA](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img8.jpg)
Содержание слайда: Механизм SNEA (отщепления-присоединения)
Хлор за счет индукционного эффекта создает на атомах водорода в орто- положениях бензольного кольца наибольший заряд d+. Нуклеофил атакует эти положения и отщепляет хорошо уходящую группу – протон. Образовавшийся отрицательный заряд в кольце нуклеофильно вытесняет хлорид-анион, образуя дегидробензол.
Нуклеофил присоединяется по тройной связи к обоим атомам углерода в равной степени.
№10 слайд
![Доказательство механизма SNEA](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img9.jpg)
Содержание слайда: Доказательство механизма SNEA (отщепления-присоединения)
Образование дегидробензола доказано как физико-химическими, так и чисто химическими методами.
Так, при действии амальгамы лития на 1-фтор-2-бромбензол в присутствии диенофилов (циклопентадиена и фурана) образующийся 1,2-дегидробензол вступает с ними в реакцию Дильса-Альдера:
№11 слайд
![Влияние строения](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img10.jpg)
Содержание слайда: Влияние строения алифатического субстрата на механизм замещения галогена
Увеличение разветвленности радикала создаёт стерические препятствия для прямой нуклеофильной атаки и увеличивает стабильность промежуточного карбкатиона, поэтому при переходе от первичного алкилгалогенида к третичному в одних и тех же условиях механизм реакции изменяется от бимолекулярного до мономолекулярного.
Этот процесс не является резким и зависит от ряда конкретных условий. Принципиально возможно протекание реакции по двум механизмам одновременно.
№12 слайд
![Влияние аллил- и](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img11.jpg)
Содержание слайда: Влияние аллил- и бензилгалогенидов на механизм замещения галогена
Первичные аллил- и бензилгалогениды (тем более разветвленные радикалы) образуют очень устойчивые карбокатионы, и легко реагируют как по SN1, так и по SN2 механизму. Однако, преимущественно реализуется SN1-механизм.
При этом возможна аллильная перегруппировка. Если для первичных аллилгалогенидов создать условия для SN2 механизма, она не имеет место:
№13 слайд
![Влияние строения](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img12.jpg)
Содержание слайда: Влияние строения ароматического субстрата на механизм замещения галогена
электроноакцепторные заместители в орто-, пара-положениях способствуют замещению галогена по механизму SNAr (через присоединение-отщепление);
электронодонорные — направляют реакцию по механизму SNEA (отщепления-присоединения), через дегидробензол.
№14 слайд
![Влияние строения](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img13.jpg)
Содержание слайда: Влияние строения алифатического субстрата на скорость SN1 реакции
- Скорость SN1 реакции алкилгалогенидов возрастает по мере увеличения устойчивости карбкатиона в ряду от метилгалогенида к первичному, вторичному, третичному, аллильному и бензильному
- Находящиеся в α-положении к реакционному центру предельные, фенильные и винильные радикалы, а также атомы, имеющие неподеленную пару электронов, способствуют распределению электронного облака частицы, стабилизируют катион и ускоряют реакцию.
№15 слайд
![Влияние строения](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img14.jpg)
Содержание слайда: Влияние строения алифатического субстрата на скорость SN2 реакции
Скорость SN2 реакции алкилгалогенидов возрастает в прямо противоположном направлении, наблюдаемом при SN1 замещении, если не учитывать наибольшую активность первичных аллил- и бензилгалогенидов.
Метильные и первичные галогениды реагируют очень гладко, вторичные — значительно хуже, а третичные часто не реагируют вообще, что объясняется, в основном, пространственными препятствиями для атаки нуклеофила, которые играют в SN2 замещении важную роль.
№16 слайд
![Влияние строения](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img15.jpg)
Содержание слайда: Влияние строения ароматического субстрата на скорость замещения галогена
Электроноакцепторные заместители в орто-, пара-положениях существенно облегчают реакцию, электронодонорные — затрудняют. Пространственные факторы не являются определяющими.
Тринитрогалогенбензолы реагируют с водой, как хлорангидрид кислоты; хлорнитробензоле со щелочью при 150 °С, а хлорбензол со щелочью лишь при 350 °С и давлении, по другому механизму.
№18 слайд
![Влияние нуклеофила на реакцию](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img17.jpg)
Содержание слайда: Влияние нуклеофила на реакцию
чем выше нуклеофильность (активность) реагента, тем вероятнее механизм SN2, слабые нуклеофилы способствуют протеканию реакции по механизму SN1;
при повышении активности нуклеофила скорость реакций SN2, SNAr и SNEA увеличивается, а SN1 — не меняется;
при увеличении силы нуклеофила возрастает вероятность побочных реакций (например, реакции элиминирования), особенно в реакциях, реализующих механизм SN1.
На практике часто приходится сравнивать нуклеофильность частиц, но она зависит от многих факторов и невозможно построить некий постоянный ряд их активности. Так, в протонных растворителях нуклеофильность анионов Hlg– увеличивается от фторида к иодиду, а в апротонных — наоборот.
№19 слайд
![Влияние растворителя на](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img18.jpg)
Содержание слайда: Влияние растворителя на нуклеофильное замещение
- столь велико, что часто определяет механизм реакции.
Полярные протонные растворители (вода, спирты, аммиак, карбоновые кислоты) способствуют SN1 механизму, т.к. они сольватируют и ускоряют диссоциацию алкилгалогенида и стабилизируют ионы.
С увеличением полярности и кислотности растворителя скорость SN1 реакции увеличивается. Многие процессы, протекающие в апротонных растворителях по SN2 механизму, в растворах минеральных кислот идут по SN1 механизму.
Апротонные нуклеофильные растворители (ацетон, ацетонитрил, диметилсульфоксид и др.), сольватируют главным образом катион и способствуют SN2 механизму.
Они не содействуют диссоциации галогенида, но отсутствие сольватации увеличивает активность нуклеофила.
№21 слайд
![Использование катализаторов](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img20.jpg)
Содержание слайда: Использование катализаторов
Катализаторами SN1 реакций являются кислоты Льюиса и ион серебра, которые стабилизируют анионы. Катион стабилизируется растворителем.
Для SN2 реакций используют межфазный катализ. Создают органическую и водную фазы. Для переноса нуклеофилов к субстрату используются межфазные катализаторы. При переходе в органическую фазу, где и происходит реакция, нуклеофил теряет гидратную оболочку и приобретает высокую реакционную способность.
№22 слайд
![Нуклеофильное замещение](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img21.jpg)
Содержание слайда: Нуклеофильное замещение гидроксильной группы
Замещение гидроксила, так же, как и галогена идет :
у sp3-гибридного атома углерода (спиртах) обычно по SN1 и SN2 механизмам, иногда возможен и SNi (в неполярной среде с SOCl2 , в полярной - SN2)
у sp2-гибридного (в фенолах) — по механизму SNAr (присоединения-отщепления) и значительно труднее, чем у sp3-гибридного.
Гидроксил - очень плохая уходящая группа.
Для замещения его на нуклеофил, необходимо превратить в хорошо уходящую группу. Для этого гидроксил протонируют и проводят реакцию в сильно кислой среде, либо превращают в эфиры кислот.
№23 слайд
![Нуклеофильное замещение](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img22.jpg)
Содержание слайда: Нуклеофильное замещение сульфогруппы
При 200—350 °С щелочные соли аренсульфокислот могут быть превращены в фенолы, амины, гидразины, тиолы, карбоновые кислоты или нитрилы. В промышленности реакция используется для получения фенолов.
Механизм реакции нуклеофильное замещение SNAr. Реакционная способность зависит от устойчивости s-комплекса: электронодонорные заместители затрудняют реакцию щелочного плавления, а электроноакцепторные — облегчают.
№25 слайд
![Процессы гидролиза](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img24.jpg)
Содержание слайда: Процессы гидролиза галогенидов
используется редко. Механизм - SN1 , SN2 и SNAr.
Реагенты: а)вода (для гидролиза активных аллил- и бензилхлоридов галогенидов ); б) водные кислоты (когда кислота активирует субстрат); в) водные растворы щелочей или гидроксид серебра – основной реагент.
Продукты: спирты, фенолы (моногалогениды), альдегиды и кетоны (дигалогениды), кислоты и фосген (полигалогениды):
№28 слайд
![Замена атома галогена на](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img27.jpg)
Содержание слайда: Замена атома галогена на аминогруппы
Особенность реакции первичных, вторичных и третичных алкиламинов с аммиаком и аминами (механизм, условия реакции, полиалкилирование, выход, побочные реакции). Селективные методы получения аминов (из сульфамидов, реакция Габриэля, из азометинов).
Особенности реакций неактивированных галогенаренов с аммиаком и аминами (механизм, условия реакции, катализаторы)
Особенности реакций активированных галогенаренах с аммиаком и аминами (механизм, условия реакции, катализаторы)
№30 слайд
![Замена атома галогена на](/documents_6/b4e27109e52f7278510e377d7d19ffff/img29.jpg)
Содержание слайда: Замена атома галогена на группу -SO3Na
Реагенты в реакции Штреккера - сульфиты калия и натрия
Механизм реакции SN2 или SNAr, поэтому в случае использования первичных алкилгалогенидов выходы сульфокислот составляют 70—90 %, вторичных— 20—25 %. Третичные алкилгалогениды превращаются в олефины.
Скачать все slide презентации Нуклеофильное замещение галогена и других функциональных групп одним архивом:
Похожие презентации
-
По химии Нуклеофильное замещение карбоновых кислот
-
P-элементы 17 группы периодической системы: галогены
-
Галогены - химические элементы 17-й группы периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева
-
Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода, SN у Csp3
-
VIIА группа: галогены
-
Безазотистые вторичные метаболиты минорных групп в фармации. Биохимия, функциональное значение в царстве растений
-
Химия s-элементов. Особенности свойств Mg и Be. Химия p-элементов. Общая характеристика элементов VIIA группы (галогены). Фтор
-
Галогены VII группы. Биологическая роль и применение в медицине
-
Элементы VIIА-группы (галогены). Группа самых электроотрицательных элементов
-
Характеристика элементов VIIA-группы (галогены)