Справочник от Автор24
Все самое важное в приложении

Электрофильный обмен водорода в ароматических соединениях

Реакции электрофильного замещения имеют большое препаративное значение. С их помощью в ароматическое ядро могут быть введены, галогены, нитро- и сульфогруппы, алкильные и ацильные радикалы и некоторые другие заместители. С помощью реакции электрофильного замещения в молекулы ароматических соединений также могут быть введены изотопы водорода - дейтерий и тритий.

Пример 1

Реакция обмена водорода является простым примером реакции электрофильного ароматического замещения, в которой электрофильным реагентом являются изотопы водорода - дейтерий или тритий.

Эксперементально было подтверждено, что реакции электрофильного замещения идут по механизму $S_E(Ar)$, то есть по схеме присоединения-отщепления.

Английский язык для начинающих
Не откладывай мечты — начни говорить под руководством опытного преподавателя
Узнать подробнее

Механизм $S_E(Ar)$ универсален для реакции любых субстратов с любыми электрофилами, однако, в рамках этого механизма любые конкретные процессы имеют свои характерные отличия. Эти отличия обусловлены тем фактом, что процессы $S_E(Ar)$ включают последовательные стадии. В простейших cлучаях - две: арен - аренониевый ион и аренониевый ион - продукт замещения. Поэтому наблюдаемые скорости в зависимости от конкретных реакций можгут быть связаны со скоростями разных стадий.

Особенности протонирования бензола и его производных

Бензол является очень слабым основанием, значительно слабее, чем алкены. Однако бензол все же способен растворятся в концентрированных безводных кислотах. Бензол частично протонируется в концентрированной серной кислоте, тогда как изобутилен в значительной степени протонируется даже в ее водном растворе.

Реакция протонирования бензола подчиняется обычным закономерностям, харак¬терным для электрофильного замещения, например правилам ориентации. Так при наличии алкильных заместителей происходит заметное протонирование, которое может быть значительным. Например, гексаметилбензол протонируется на $50\%$ в $90\%$-ной серной кислоте.

«Электрофильный обмен водорода в ароматических соединениях» 👇
Готовые курсовые работы и рефераты
Купить от 250 ₽
Консультации эксперта по предмету
Найти эксперта
Помощь в написании учебной работы
Узнать стоимость



Рисунок 1.

Изотопный обмена водорода

Протонирование бензола можно обнаружить с помощью изотопного обмена водорода в кислоте. Если бензол перемешивать несколько дней при комнатной температуре с $80\%$-ной водной серной кислотой, содержащей дейтерий или тритий, изотопы водорода распределяются между бензолом и водной кислотой.



Рисунок 2.

Выбор изотопов водорода для обмена

  • Тритий обычно применяют как радиоактивный меченый атом с обычным водородом, в соотношении которое составляет менее одной миллионной доли. Радиоактивность трития может быть измерена таким чувствительным инструментом, как жидкостный сцинтилляционный счетчик. Следовательно, содержание трития можно точно измерить только при малых количеств изотопа.

  • Напротив, дейтерий используется как макроскопический изотоп. Его вхождение вместо протия (обычного водорода) контролируется менее чувствительными аналитическими методами, такими как ЯМР или масс-спектрометрия. Реакция обмена дает смеси дейтерированных бензолов, содержащих различные количества атомов дейтерия, соединенных с кольцом. Количество дейтерия, который прореагировал, будет зависеть от соотношения изотопов $^1H$ и $^2H$. В При использовании большего избытка дейтерокислот, такой как $D_2SO_4$ и дейтериевой воды $D_2O$ происходит замена на дейтерий одного за другим всех атомов водорода, т.е. в такой реакции можно получить полностью дейтерированный бензол - $C_6D_6.$



Рисунок 3.

Эти реакции обратимы, поэтому для получения максимально дейтерированных соединений необходимо использовать избыток кислот.

Потеря протона или изотопа в промежуточном катионе

Промежуточный пентадиенильний катион подвергается только одной реакции - потере протона (или дейтрона). Реакция в которой восстанавливается ароматическая π-система, является более быстрой, чем реакция с водой. В алкильных катионах взаимодействие с нуклеофильными частицами является намного более важной реакцией, потому что отщепление протона от таких карбокатионов не имеет такой дополнительной "движущей силы", как образование ароматического кольца.



Рисунок 4.

Не нашел нужную статью?
Воспользуйся новым поиском!
Находи статьи и создавай свой список литературы по ГОСТу
Поиск по теме
Дата последнего обновления статьи: 07.06.2022
Трудности с учебой
Трудности с написанием работы?

Эксперты на Автор24 помогут сделать любую учебную работу!

Попробуй бесплатный инструмент для оформления работы по ГОСТу «ДокСтандарт»

Загрузи учебную работу и получи отформатированную версию всего через 30 секунд

Попробовать
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot