Предлагаем разобраться в теме «Особенности получения нитроалканов нуклеофильным замещением галогеналканов»: от базовых понятий к практическим выводам.

Основное положение

Реакции нуклеофильного замещения галогеналканов широко применяются в органическом синтезе. К важнейшим из них, которые происходят по $S_N2$-механизму, кроме реакции гидролиза относят реакции идущие по общей схеме:



Рисунок 4.

где над стрелкой обозначен нуклеофил, а под стрелкой - соединение, из которого он образуется.

При взаимодействии галогеналканов с нитритами происходит процесс нуклеофильного замещения галогена нитрит ионом.

При этом нитрит ион проявляет амбидентные свойства, то есть двойную реакционную способность и, в зависимости от природы механизма реакции, образует нитроалканы по $S_N2$-механизмуили алканнитриты по $S_N1$-механизму. Такая амбидентность связана с особенностями строения нитро- иона, резонансные структуры которого свидетельствуют о возможности локализации отрицательного заряда на атомах как кислорода, так и азота:



  1. Рисунок 5.

    или



  2. Рисунок 6.

Природа механизма для реакции с амбидентными ионами определяется природой галоген алкила, растворителя, способностью нуклеофила (основания) к поляризуемости, природой противоионов и подчиняется правилу Н. Корнблюма (1955 г.):

Правило Корнблюма - амбидентные нуклеофилы чаще реагируют по месту наибольшей нуклеофильности (поляризованности) в условиях механизма $S_N2$, и по месту наибольшей электроотрицательности (электронной плотности) в условиях механизма $S_N1$.

Согласно данному принципу жесткие кислоты преимущественно взаимодействуют с жесткими основаниями, а мягкие кислоты - с мягкими основаниями. Карбокатионы - более жесткие кислоты, чем электрофильные атомы углерода с частичными зарядом $\sigma+$ в молекуле, которые считаются более мягкими кислотами. Чем больше электроотрицательность атома в молекуле или частице, тем больше он проявляет свойства жесткого основания. И наоборот, чем меньше электроотрицательность атома, тем больше мягкость соответствующего основания.

Поэтому при образовании нитроалкана ($S_N2$) нитро-ионный нуклеофил преимущественно атакует электрофильный центр первичного галогеналкила (мягкую кислоту) именно атомом кислорода (мягкой основой), или местом наибольшей нуклеофильности. Отнесение атома азота нитро-иона к мягкой основанию (нуклеофилу) связано с тем, что электрон кислорода меньше, чем азота. В результате такой атом кислорода способен к большей поляризовнности (нуклеофильности).

Вследствие особенностей своего строения при реакции по механизму $S_N2$ нитритный нуклеофил взаимодействует с электрофильным центром галогеналкила (мягкой кислотой) преимущественно атомом азота аниона (мягкое основание), местом наибольшей нуклеофильности, с образованием нитропроизводных. При $S_N1$-механизме нитритный нуклеофил взаимодействует с карбокатионом (жесткой кислотой) атомом кислорода аниона (жестким основанием), местом крупнейшей электронной плотности, или электроотрицательности, с образованием алкилнитриту:



Рисунок 7.



Заключение

Основную суть темы «Особенности получения нитроалканов нуклеофильным замещением галогеналканов» мы изложили. Остались детали или вопросы — напишите нам, и мы поможем разобраться.

Частые вопросы

Что важно знать по теме «Особенности получения нитроалканов нуклеофильным замещением галогеналканов»?

В материале собраны ключевые определения и подходы по теме «Особенности получения нитроалканов нуклеофильным замещением галогеналканов». Начните с основного раздела, затем перейдите к выводам и примерам.

Какие основные положения раскрыты в статье?

Статья последовательно раскрывает тему «Особенности получения нитроалканов нуклеофильным замещением галогеналканов»: от базовых понятий до практических примеров. Используйте её как опору для подготовки.

Как использовать материал в учёбе?

Материал пригодится для подготовки к занятиям, написания работ и повторения темы «Особенности получения нитроалканов нуклеофильным замещением галогеналканов». Сохраните ключевые тезисы и примеры.

Куда обратиться, если остались вопросы?

Если после статьи остались вопросы по теме «Особенности получения нитроалканов нуклеофильным замещением галогеналканов», задайте их экспертам Учись.RU — мы поможем разобраться.