Нуклеофильное присоединение: Механизм и стереохимия реакции.
Nucleophilic addition
Нуклеофильное присоединение в органической химии: реакция с электрофилами, разрыв π-связей, образование σ-связей. Подробно о механизме и типах реакций.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Химическая реакция, включающая присоединение нуклеофила к электрофилу. В органической химии нуклеофильное присоединение (AN) – это реакция присоединения, в которой химическое соединение с электрофильной двойной или тройной связью реагирует с нуклеофилом, в результате чего двойная или тройная связь разрывается. Нуклеофильные присоединения отличаются от электрофильных присоединений тем, что в первых реакциях группа, к которой присоединяются атомы, принимает электронные пары, а во вторых – отдает электронные пары.
Chemical reaction involving the addition of a nucleophile to an electrophile
In organic chemistry, a nucleophilic addition (AN) reaction is an addition reaction where a chemical compound with an electrophilic double or triple bond reacts with a nucleophile, such that the double or triple bond is broken. Nucleophilic additions differ from electrophilic additions in that the former reactions involve the group to which atoms are added accepting electron pairs, whereas the latter reactions involve the group donating electron pairs.
Добавление к углеродной гетероатоме двойных связей
Нуклеофильные реакции присоединения нуклеофилов к электрофильным двойным или тройным связям (π-связям) создают новый углеродный центр с двумя дополнительными одинарными, или σ-связями. Присоединение нуклеофила к углерод-гетероатомным двойным или тройным связям, таким как >C=O или C≡N, демонстрирует большое разнообразие. Эти типы связей полярны (обладают большой разницей в электроотрицательности между двумя атомами); следовательно, атомы углерода в них несут частичный положительный заряд. Это делает молекулу электрофилом, а атом углерода – электрофильным центром; этот атом является основной целью для нуклеофила. Химики разработали геометрическую систему для описания подхода нуклеофила к электрофильному центру, используя два угла, названные углами Бюрги-Дуница и Флиппина-Лоджа в честь ученых, которые впервые их изучили и описали. Этот тип реакции также называют 1,2-нуклеофильным присоединением. Стереохимия этого типа нуклеофильной атаки не имеет значения, когда оба алкильных заместителя различны и отсутствуют другие факторы, определяющие стереохимию, такие как хелатирование с кислотой Льюиса; в этом случае продукт реакции является рацематом. Реакции присоединения этого типа многочисленны. Когда реакция присоединения сопровождается элиминированием, тип реакции – нуклеофильное ацильное замещение или реакция присоединения-элиминирования.
Nucleophilic addition reactions of nucleophiles with electrophilic double or triple bond (π bonds) create a new carbon center with two additional single, or σ, bonds. Addition of a nucleophile to carbon–heteroatom double or triple bonds such as >C=O or C≡N show great variety. These types of bonds are polar (have a large difference in electronegativity between the two atoms); consequently, their carbon atoms carries a partial positive charge. This makes the molecule an electrophile, and the carbon atom the electrophilic center; this atom is the primary target for the nucleophile. Chemists have developed a geometric system to describe the approach of the nucleophile to the electrophilic center, using two angles, the Bürgi–Dunitz and the Flippin–Lodge angles after scientists that first studied and described them. This type of reaction is also called a 1,2 nucleophilic addition. The stereochemistry of this type of nucleophilic attack is not an issue, when both alkyl substituents are dissimilar and there are not any other controlling issues such as chelation with a Lewis acid, the reaction product is a racemate. Addition reactions of this type are numerous. When the addition reaction is accompanied by an elimination the reaction type is nucleophilic acyl substitution or an addition elimination reaction.
Добавление карбонильных групп
При использовании карбонильного соединения в качестве электрофила, нуклеофилом может быть: Данный путь приводит к образованию кетонов после гидролиза или первичных аминов после восстановления имина.
With a carbonyl compound as an electrophile, the nucleophile can be: The route affords ketones following hydrolysis or primary amines following imine reduction.
Добавление к двойным связям углерод-углерод
Когда нуклеофил X− присоединяется к алкену, движущей силой является перенос отрицательного заряда от X к электронодефицитной ненасыщенной системе C=C. Это происходит посредством образования ковалентной связи между X и одним атомом углерода одновременно с переносом электронной плотности от π-связи к другому атому углерода (стадия 1).
When a nucleophile X− adds to an alkene, the driving force is the transfer of negative charge from X to the electron poor unsaturated C=C system. This occurs through the formation of a covalent bond between X and one carbon atom, concomitant with the transfer of electron density from the pi bond onto the other carbon atom (step 1).