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:11:45

Транскрипция к видео

Мы обсудили реакцию нуклеофильного ароматического замещения с реакцией присоединения-отщепления. В этом видео речь пойдет о реакции отщепления-присоединения, также называемой механизмом реакции с образованием бензина. И начнем мы с бромобензола. Добавим к нему амид натрия, который является сильным основанием, а также жидкий аммиак. И теперь вы можете увидеть, что у нас в кольце произошла замена галогена на аминогруппу, и в результате у нас получился анилин. Теперь рассмотрим механизм реакции. Начнем с этапа отщепления. Запишем ее. Амид натрия будет действовать в качестве основания. Итак, давайте нарисуем здесь амид-анион с отрицательным зарядом на атоме азота. Он захватывает этот ароматический протон, который отделяется от этих электронов за этим атомом углерода. Итак, давайте посмотрим, что у нас получилось в результате нашей кислотно-основной реакции. Вот кольцо. Здесь по-прежнему сохраняется замещаемая группа. И теперь, этот атом углерода приобретает отрицательный заряд. И у нас получился карбанион. Давайте я расставлю все электроны. Итак, эти электроны теперь принадлежат атому углерода, благодаря ним образуется карбанион, который расположен в орто-положении по отношению к замещаемой группе, то есть это орто-карбанион. И когда эти электроны пурпурного цвета перемещаются сюда, они уже могут перейти к галогену, и он может отщепиться от аниона. И у нас получается так называемая молекула бензина, то есть в нашей молекуле образуется вот такая тройная связь. Электроны пурпурного цвета переместились сюда, чтобы сформировать тройную связь. Она несколько отличается от обычных тройных связей. Это соединение является нестабильным переходным продуктом. Итак, наша молекула бензина становится очень реактивной. И затем, на следующем этапе, мы называем это этапом присоединения в нашем механизме, наша молекула бензина находится здесь. Она вступает в реакцию с амидом, с амид-анионом. Однако в данный момент анион будет функционировать в роли нуклеофила. Я изображу амид-анион и покажу вам, как он функционирует в роли нуклеофила, атакуя тройные связи, то есть он атакует один из этих атомов углерода. Тот, что расположен на этой стороне, в результате чего электроны вернутся назад к этому углероду. Покажем как это происходит. Вот это наше бензольное кольцо. И сейчас к нему присоединена NH₂-группа. И все эти электроны перемещаются сюда, к этому углероду. И опять же, электроны пурпурного цвета переместились сюда с формированием карбаниона. Повторю, что это орто-карбанион. И последним этапом будет протонирование нашего кольца. Тут нужен аммиак. Добавляем его. Он будет действовать как кислота и, соответственно, отдавать протон. И эти электроны пурпурного цвета будут захватывать этот протон, а эти электроны уйдут сюда. И мы протонируем наше кольцо, и вот наша реакция завершена. В результате мы получили конечный продукт анилин. Хорошо. Мы рассмотрели механизм реакции отщепления-присоединения. Давайте теперь разберем несколько практических задач. Вот здесь у нас имеется двухзамещенное кольцо. И оба заместителя расположены в пара-положении по отношению друг к другу. Добавляем сильное основание, амид натрия, поэтому здесь образуется отрицательный заряд. Первым этапом идет отщепление. Вначале происходит кислотно-основная реакция, при которой амид захватывает протон, который расположен следом за галогеном. И поэтому у нас здесь имеется два варианта развития событий. Мы можем забрать этот протон, который расположен следом за галогеном, или мы можем взять этот протон, который расположен следом за галогеном. В данном случае, это не имеет значения, поскольку они эквивалентны. Они практически идентичны друг другу в контексте симметрии молекулы. И эта молекула захватывает протон, существенно облегчая нам жизнь. И затем эти электроны останутся позади этого атома углерода. Разберем здесь эту кислотно-основную реакцию. Итак, вот это наше бензольное кольцо. Вот здесь в нашем кольце расположена метильная группа. Вот здесь в кольце располагается галоген. И теперь атом углерода несет отрицательный заряд. Итак, этот атом углерода содержит электроны, обеспечивающие отрицательный заряд. Они перемещаются сюда для формирования тройной связи, и эти электроны отходят к замещаемой группе. Итак, анион хлора отщепляется и у нас получается бензин. Итак, у нас получается переходный бензин. Посмотрим, что произойдет дальше. Итак, вот это наш бензин. Метильная группа по-прежнему связана с нашим кольцом. И теперь, еще раз, я хочу продемонстрировать вам участие протона в кислотно-основной реакции. Я мог бы показать его здесь, однако, этот способ изображения бензольного кольца просто эффективнее. Вот здесь я отмечу мою π-связь, и ее проще изобразить вот здесь. Однако, на данном этапе вы получите лишь переходный бензин. И вот здесь располагается наш переходный бензин, который будет следующим участником реакции с амид-анионом, который теперь действует в качестве нуклеофила. Итак, наш азот несет отрицательный заряд. И он будет действовать в роли нуклеофила. И он может атаковать эту тройную связь с любой стороны. Покажем, как он атакует тройную связь с этой стороны. Эти электроны перейдут сюда. Посмотрим на результат. Вот бензольное кольцо. И теперь я добавлю NH₂-группу к верхнему углероду. Электроны перешли к этому атому углерода. По-прежнему сохраняется метильная группа. Теперь посмотрим, как амид-анион атакует тройную связь с другой стороны. Это тоже возможно. Итак, нуклеофил атакует на этом участке, благодаря чему эти электроны переходят к этому углероду. Итак, давайте продолжим и я покажу вам и эту возможность. Итак, опять, у нас имеется бензольное кольцо. И в кольце есть электроны. Метильная группа. На этот раз NH₂ добавляется с правой стороны расположения нашей тройной связи. И эти электроны в итоге оказываются здесь. И, разумеется, заключительным этапом механизма реакции, который я не буду подробно раскрывать, будет протонирование этого аниона. И в результате, у нас получаются два конечных продукта. Давайте я изображу их здесь. Итак, у нас имеются две группы и в нашем первом примере они располагались в пара-положении по отношению друг к другу. Также наши другие продукты, две группы в бензольном кольце, расположены в мета-положении по отношению друг к другу. И в результате, у вас получается смесь продуктов. Вот такой механизм. Разберем еще один тип отщепления в реакции, в которой используется механизм реакции с бензином. Она тоже достаточно известна. И в этот раз вы можете заметить, что вместо амида натрия мы используем гидроксид натрия. Однако мы помним, что он является сильным основанием, и поэтому он будет интенсивно работать. Мы должны достаточно сильно нагреть и добавить немного воды, немного источника протонов. И вы можете увидеть, что, в конечном итоге, у вас происходит замена вашего галогена на ОН-группу. Это достаточно известная реакция. Посмотрим, сможем ли мы решить эту задачу, когда в нашем кольце имеется метильная группа, и атом хлора находится в таком положении. Итак, все это слегка отличается от того, что мы только что делали. Эти две группы расположены в мета-положении по отношению друг к другу, а другие расположены в пара-положении. Итак, опять, мы должны помнить о том, что гидроксид-анион действует в качестве сильного основания. Он будет забирать протон из кольца. Не забывайте, что он забирает протон, расположенный непосредственно из замещаемой группы. Итак, он будет забирать протон отсюда или отсюда. И в данный момент эти два положения отличаются друг от друга. Итак, у нас получаются разные продукты дегидробензола. Нужно рассмотреть два разных типа дегидробензола. И в этом состоит основное отличие от предыдущего примера. В том случае речь шла всего лишь об одном. Итак, первое, о чем мы должны подумать, это о протоне справа. Этот протон уходит. Проследим за этими электронами. Они перемещаются сюда для формирования тройной связи. Покажем первый продукт. Итак, в результате отщепления нашего галогена мы получаем переходный продукт — дегидробензол. И этот переходный дегидробензол будет выглядеть следующим образом. При этом его метильная группа будет располагаться здесь. И поэтому имеется еще один вероятный переходный продукт дегидробензол. Разумеется, мы должны были удалить этот протон. Итак, хлорид натрия мог забрать этот протон. И наш галоген мог уйти на этапе отщепления с образованием другого дегидробензола. И теперь он будет располагаться между этим водородом и хлором. То есть, здесь. Дегидробензол окажется на этой стороне. Теперь изобразим наш дегидробензол в таком виде. Обратите внимание, я показываю резонансную форму, отличающуюся от π-электронов в кольце. Однако мы знаем, что это нормально. Реакция началась с π-электронами бензольном кольце, расположенными таким образом. Но я легко могу начать реакцию в противоположном направлении. И поэтому то, что я изобразил здесь, правильно. Это просто другой способ продемонстрировать это. И для нас очень важно продемонстрировать образование дегидробензола именно этим путем. И теперь у нас получилось два переходных дегидробензола. И на следующем этапе гидроксид будет действовать в качестве нуклеофила. Он может атаковать с любой стороны. Гидроксид-анион действует в качестве нуклеофила. Покажем возможные продукты. Гидроксид атакует тройную связь с этой стороны, и в данном случае наш конечный продукт будет выглядеть вот так. У нас будет кольцо. Вот здесь у него будет располагаться метильная группа. И дальше у нас будет располагаться наша ОН-группа в пара-положении по отношению к метильной группе. И это лишь один из возможных продуктов. Давайте я возьму другой цвет, чтобы вам было проще понять. Итак, при атаке нуклеофила здесь у нас получается этот продукт, а при атаке нуклеофила здесь у нас получается другой продукт. Нарисуем это. Вот это наше кольцо и мы отметим на нем π-электроны. Вот здесь присоединяется ОН-группа. И у нас по-прежнему сохраняется метильная группа. И теперь вы можете увидеть, что это различные продукты. У нас получились два разных продукта. И опять, мы можем перейти к этой молекуле, и увидим здесь то же самое. Гидроксид атакует тройную связь с левой стороны. Покажем полученный продукт. Если гидроксид атакует с левой стороны, то он добавится с левой стороны, где располагалась наша тройная связь. И вот у нас получился этот продукт. Другой возможный продукт. И теперь, разумеется, мы можем атаковать нашу тройную связь с правой стороны. Изобразим здесь четвертый вариант развития событий. И вот наше бензольное кольцо. Вот здесь с ним соединена ОН-группа. И здесь у нас расположена метильная группа. Если внимательно посмотреть, можно увидеть, что эти две молекулы полностью идентичны, поскольку я просто изобразил π- электроны в разных положениях. Однако мы знаем, что они просто являются резонансными структурами друг друга. В результате этой реакции у нас получается в общей сложности три продукта. Итак, вот это будет первая молекула, а это будет вторая, а это — третья. И любой из этих способов подходит для ответа на этот вопрос на экзамене. У вас не будет времени, чтобы изобразить весь механизм реакции, поэтому вы должны придумать, как отщепить ваш галоген, чтобы получить бензин посредством одной реакции. Подумайте, сколько всего переходных бензинов возможны. И затем, в конце, подумайте о том, как можно добавить нуклеофил с каждой стороны нашей тройной связи. И вы поймете, какие возможные продукты получаются. Это поможет дать ответ на этот вопрос. Subtitles by the Amara.org community