If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Если вы используете веб-фильтр, пожалуйста, убедитесь, что домены *.kastatic.org и *.kasandbox.org разблокированы.

Основное содержание
Текущее время:0:00Общая продолжительность:10:46

Транскрипция к видео

После орто- и пара-ориентантов переходим к мета-ориентантам. Начнем с нитробензола. Будем нитровать нитробензол. Добавим дымящую азотную кислоту и серную как катализатор и нагреем смесь. Реакцию нужно инициировать, потому что нитробензол так же инертен, как и бензол. В результате, нитрогруппа присоединяется в мета-положении. Нитрогруппа присоединяется к бензольному кольцу в мета-положении. Именно в мета-положении, а не в орто- или пара-. Причина станет ясна при анализе участвующих резонансных структур. Начнем с орто-атаки. В нашем первом примере, нитрогруппа атакует бензольное кольцо в орто-положении. Азотная и серная кислоты вместе создают электрофил, а именно ион нитрония с положительным формальным зарядом. Вот наш электрофил. А бензольное кольцо является нуклеофилом, и его π-электроны атакуют атом азота, выталкивая электроны к кислороду. Посмотрим на результаты атаки нуклеофила. Вот здесь есть нитрогруппа. Так как мы говорим об орто-атаке, нитрогруппа присоединяется в орто-положении относительно первой нитрогруппы. Кроме того, здесь атом водорода. Давайте покажем электроны. Эти π-электроны станут электронами связи между атомами азота и углерода. То есть этот атом углерода получает формальный положительный заряд. Но в кольце есть и другие π-электроны. Нарисуем резонансную структуру для этого иона. Вот π-связь рядом с положительным зарядом. Эти π-электроны могут смещаться сюда. Нарисуем резонансную структуру. Вот нитрогруппа вверху, вот другая нитрогруппа в орто-положении. Вот π-электроны вверху, π-электроны внизу. Добавим цвета. π-электроны этой связи отметим синим. Они переходят отсюда, и атом получает формальный заряд +1. Это резонансная структура. Нарисуем еще одну. И вновь π-электроны смещаются сюда. И вот наш цикл. Вот верхняя нитрогруппа, которую я покажу вот так. Объясню, почему. Здесь отрицательный формальный заряд. Здесь положительный формальный заряд. Здесь другая нитрогруппа в орто-положении. Здесь есть π-электроны, и здесь они есть. Выделим их тоже цветом. Выделим эти электроны красным. Они смещаются сюда, образуя эту двойную связь. И здесь теперь положительный заряд. Вот формальный заряд +1. Это дестабилизирующая резонансная структура, потому что на азоте положительный заряд и на углероде положительный формальный заряд. Отталкивающиеся одноименные заряды в резонансной структуре дестабилизирует ее. Сигма-комплекс представляет собой гибрид этих резонансных структур. И так как одна из них дестабилизирует, вероятность образования такого комплекса невелика. Теперь рассмотрим мета-атаку. Мета-атака не приводит к образованию дестабилизирующих структур. Итак, вновь возьмем нитробензол и ион нитрония. Это мета-атака. Покажем присоединение в мета-положении и вновь отметим π-электроны. Атака нуклеофила смещает эти электроны. Вновь рисуем получающийся карбкатион. Вот первая нитрогруппа. А вот вторая присоединяется в мета-положении. Не забываем вот про этот атом водорода. Эти π-электроны образуют связь между углеродом и азотом, а вот этот атом углерода получает формальный заряд +1. А вот π-электроны в цикле. Это первая резонансная структура. Есть еще одна. Эти π-электроны смещаются сюда. Теперь нарисуем еще одну резонансную структуру в цикле. Вот одна нитрогруппа, вот вторая в мета-положении, вот еще атом водорода, π-электроны здесь и π-электроны здесь. Выделим цветом. Эти π-электроны смещаются сюда, оставляя этот атом углерода с формальным зарядом +1. Еще одна резонансная структура: эти π-электроны смещаются сюда. Нарисуем результат. Это снова цикл. Вот первая нитрогруппа, вот вторая нитрогруппа, вот атом водорода и π-электроны. π-электроны сместились сюда, я отмечу красным. Итак, эти электроны сместились сюда, образовав связь. Атом углерода получает формальный заряд +1. Вот три резонансные структуры в случае мета-атаки, и здесь нет дестабилизации. Ни в одной из трех резонансных структур нет близко расположенных положительных зарядов. Не удивительно, что сигма-комплекс в случае мета-атаки устойчив. В результате отсутствия близко расположенных одноименных зарядов, которые взаимно отталкиваются, в сигма-комплексе нет дестабилизации, и это делает его самым устойчивым из всех. Следовательно, в этой реакции образуется именно он. Именно по этой причине нитрогруппа является мета-ориентантом. А теперь проведем пара-атаку, и вы увидите, что там все так же, как и в случае орто-атаки. Допустим, мы присоединяем нитрогруппу в пара-положении. На этот раз участвуют эти π-электроны. Это атака нуклеофила на электрофил. Электроны смещаются. Вот что получается в результате. Вот π-электроны. Нитрогруппа присоединилась в пара-положении. Отмечу розовым электроны, образующие связь с азотом. Они отошли от атома углерода, оставив его с формальным зарядом +1. В резонансной структуре эти π-электроны смещаются сюда. Нарисуем еще одну. Вот цикл. В этот раз я укажу формальные заряды нитрогруппы. Атом кислорода заряжен отрицательно, у азота формальный заряд +1. А еще есть π-электроны. Вот нитрогруппа в пара-положении и еще пара π-электронов. Отмечу их синим. Вот эти π-электроны смещаются сюда, отходя от верхнего атома углерода и оставляя его с формальным зарядом +1. Это вновь дестабилизирующая резонансная структура. Положительно заряженный углерод расположен по соседству с положительно заряженным азотом, и они отталкиваются, что дестабилизирует резонансную структуру и сигма-комплекс в случае пара-атаки. Ну и, наконец, еще одна резонансная структура. Есть и еще π-электроны, которые могут смещаться. Вот нитрогруппа, вот π-электроны, вот еще π-электроны. Вот нитрогруппа в пара-положении. В последний раз выделю цветом электроны. Вот эти электроны, выделенные красным, смещаются от своего атома углерода, оставляя его с формальным положительным зарядом в составе резонансной структуры. Помните, что сигма-комплекс — это гибрид резонансных структур. Так как среди них есть дестабилизирующая, вероятность формирования сигма-комплекса невелика. Поэтому мета-атака вероятнее. Я расскажу, как легко можно понять, что перед вами мета-ориентант. В нашем примере у заместителя есть примыкающий к бензольному кольцу положительно заряженный атом. Именно это позволяет опознать в заместителе мета-ориентант. Посмотрите на атом, примыкающий к бензольному кольцу. Если у него положительный заряд, то в случае орто- и пара-атак резонансная структура дестабилизирована. Из-за этого мета-атаки предпочтительнее. Ищите формальный заряд +1 или частичный заряд. Это очень простой и удобный способ опознать мета-ориентант. В следующем ролике я подробнее расскажу о других мета-ориентантах. Subtitles by the Amara.org community