Cơ chế, quy luật và vận tốc của các phản ứng thế thân hạch trên carbon carboxyl

Khi một chất thân thân hạch là nguyên tử dị tố tác kích vào carbon của nhóm carboxyl, phản ứng SN xảy ra làm chuyển đổi các dẫn xuất của acid carboxylic thành các dẫn xuất của acid carboxylic khác, hoặc chuyển đổi các dẫn xuất của acid carbonic thành các dẫn xuất acid carbonic khác. Khi hợp chất cơ kim được sử dụng như chất thân hạch, phản ứng SN trên carbon cacboxyl làm cho nó có thể tổng hợp aldehyde (từ dẫn xuất của acid formic), ketone (từ dẫn xuất của acid carboxylic bậc cao), hoặc (từ các dẫn xuất của acid carbonic) trong trường hợp là dẫn xuất của acid carboxylic. Tương tự như vậy, khi sử dụng hydride như một tác nhân thân hạch, phản ứng SN trên carbon carboxyl cho phép chuyển đổi các dẫn xuất của acid carboxylic thành aldehyde. 6.2. Mechanisms, Rate Laws, and Rate of Nucleophilic Substitution Reactions on the Carboxyl Carbon When a nucleophile containing a hetero atom attacks at a carboxyl carbon, SN reactions occur that convert carboxylic acid derivatives to other carboxylic acid derivatives, or that convert carbonic acid derivatives to other carbonic acid derivatives. When an organometallic compound is used as the nucleophile, SN reactions at the carboxyl carbon make it possible to synthesize aldehydes (from derivatives of formic acid), ketones (from derivatives of higher carboxylic acids), or―starting from carbonic acid derivatives―in some cases carboxylic acid derivatives. Similarly, when using a hydride transfer agent as the nucleophile, SN reactions at a carboxyl carbon allow the conversion of carboxylic acid derivatives into aldehydes. Từ góc độ của chất thân hạch, các phản ứng thế thân hạch này như là sự acyl hóa. Mục 6.2 mô tả các dẫn xuất acid thể hiện sự acyl hóa nhanh được xem như là “tác nhân acyl hóa mạnh” và khi sự acyl hóa xảy ra chậm thì chúng được xem như là “tác nhân acyl hóa yếu”, và tại sao điều này là như thế. Do bởi sự quan trọng trong quá trình tổng hợp của chúng, chúng tôi sẽ phân tích chi tiết sự acyl hóa với các dẫn xuất acid carboxylic. Bằng cách nghiên cứu các nguyên tắc trong các trường hợp, bạn có thể dễ dàng thấy được khả năng acyl hóa của các dẫn xuất acid carbonic. From the perspective of the nucleophiles, these SN reactions constitute acylations. Section 6.2 describes which acid derivatives perform such acylations rapidly as “good acylating agents” and which ones undergo them only slowly as “poor acylating agents”, and why this is so. Because of their greater synthetic importance, we will examine thoroughly only the acylations with carboxylic acid derivatives. Using the principles learned in this context, you can easily derive the acylating abilities of carbonic acid derivatives.

6.2. Cơ chế, quy luật và vận tốc của các phản ứng thế thân hạch trên Carbon carboxyl Khi một chất thân thân hạch là nguyên tử dị tố tác kích vào carbon của nhóm carboxyl, phản ứng S N xảy ra làm chuyển đổi các dẫn xuất của acid carboxylic thành các dẫn xuất của acid carboxylic khác, hoặc chuyển đổi các dẫn xuất của acid carbonic thành các dẫn xuất acid carbonic khác. Khi hợp chất cơ kim được sử dụng như chất thân hạch, phản ứng S N trên carbon cacboxyl làm cho nó có thể tổng hợp aldehyde (từ dẫn xuất của acid formic), ketone (từ dẫn xuất của acid carboxylic bậc cao), hoặc (từ các dẫn xuất của acid carbonic) trong trường hợp là dẫn xuất của acid carboxylic. Tương tự như vậy, khi sử dụng hydride như một tác nhân thân hạch, phản ứng S N trên carbon carboxyl cho phép chuyển đổi các dẫn xuất của acid carboxylic thành aldehyde. 6.2. Mechanisms, Rate Laws, and Rate of Nucleophilic Substitution Reactions on the Carboxyl Carbon When a nucleophile containing a hetero atom attacks at a carboxyl carbon, S N reactions occur that convert carboxylic acid derivatives to other carboxylic acid derivatives, or that convert carbonic acid derivatives to other carbonic acid derivatives. When an organometallic compound is used as the nucleophile, S N reactions at the carboxyl carbon make it possible to synthesize aldehydes (from derivatives of formic acid), ketones (from derivatives of higher carboxylic acids), or―starting from carbonic acid derivatives―in some cases carboxylic acid derivatives. Similarly, when using a hydride transfer agent as the nucleophile, S N reactions at a carboxyl carbon allow the conversion of carboxylic acid derivatives into aldehydes. Từ góc độ của chất thân hạch, các phản ứng thế thân hạch này như là sự acyl hóa. Mục 6.2 mô tả các dẫn xuất acid thể hiện sự acyl hóa nhanh được xem như là “tác nhân acyl hóa mạnh” và khi sự acyl hóa xảy ra chậm thì chúng được xem như là “tác nhân acyl hóa yếu”, và tại sao điều này là như thế. Do bởi sự quan trọng trong quá trình tổng hợp của chúng, chúng tôi sẽ phân tích chi tiết sự acyl hóa với các dẫn xuất acid carboxylic. Bằng cách nghiên cứu các nguyên tắc trong các trường hợp, bạn có thể dễ dàng thấy được khả năng acyl hóa của các dẫn xuất acid carbonic. From the perspective of the nucleophiles, these S N reactions constitute acylations. Section 6.2 describes which acid derivatives perform such acylations rapidly as “good acylating agents” and which ones undergo them only slowly as “poor acylating agents”, and why this is so. Because of their greater synthetic importance, we will examine thoroughly only the acylations with carboxylic acid derivatives. Using the principles learned in this context, you can easily derive the acylating abilities of carbonic acid derivatives. 6.2.1 Cơ chế và những quy luật tỷ lệ của các phản ứng S N trên Carbon carboxyl Hầu hết các phản ứng S N của các acid carboxylic và các dẫn xuất của chúng xảy ra theo một trong ba cơ chế (Hình 6.2, 6.4, và 6.5). Nguyên tắc chung cho tất cả các cơ chế, trước khi chất thân hạch liên kết với carbon của nhóm carboxyl là phải tạo ra được chất trung gian. Trong chất trung gian này, carbon bị tấn công được thế bốn lần và ở dạng tứ diện. Trạng thái này được gọi là chất trung gian tứ diện (trong các phương trình được viết tắt là “Tet. Intermed.”). Tuỳ theo tính chất của tác chất, các chất trung gian tứ diện có thể được mang điện âm, không mang điện, hoặc thậm chí mang điện dương. 6.2.1 Mechanism and Rate Laws of S N Reactions on the Carboxyl Carbon Most S N reactions of carboxylic acids and their derivatives follow one of three mechanisms (Figures 6.2, 6.4, and 6.5). A key intermediate common to all of them is the species in which the nucleophile is linked with the former carboxyl carbon for the first time. In this intermediate, the attacked carbon atom is tetrasubstituted and thus tetrahedrally coordinated. This species is therefore referred to as the tetrahedral intermediate (abbreviated as “Tet. Intermed.” in the following equations). Depending on the nature of the reaction partners, the tetrahedral intermediate can be negatively charged, neutral, or even positively charged. Chất trung gian tứ diện là chất có năng lượng cao. Do đó, điện tích của nó tồn tại độc lập và cũng độc lập với cơ chế hình thành, nó được hình thành thông qua trạng thái chuyển tiếp, chậm hoặc nhanh. Cả hai tính chất này tuân theo Định đề Hammond. Cho dù trạng thái chuyển tiếp của sự hình thành các chất trung gian tứ diện có năng lượng cao hay thấp hơn so với năng lượng của trạng thái chuyển tiếp trong phản ứng tiếp theo của nó hay không thì điều đó cũng cho phép chúng ta xác định liệu chất trung gian tứ diện này được hình thành trong một phản ứng thuận nghịch hay bất thuận nghịch tương ứng. Tuy nhiên, trong bất kỳ trường hợp nào, chất trung gian tứ diện cũng là chất chuyển tiếp của các bước xác định vận tốc của phần lớn các phản ứng thế thân hạch ở carbon carboxyl. Trong các phần sau chúng tôi sẽ chứng minh điều này bằng các phân tích động học của các cơ chế thay thế quan trọng nhất. The tetrahedral intermediate is a high-energy intermediate. Therefore, independently of its charge and also independently of the detailed formation mechanism, it is formed via a late transition state; it also reacts further via an early transition state. Both properties follow from the Hammond postulate. Whether the transition state of the formation of the tetrahedral intermediate has a higher or a lower energy than the transition state of the subsequent reaction of the tetrahedral intermediate determines whether this intermediate is formed in an irreversible or in a reversible reaction, respectively. Yet, in any case, the tetrahedral intermediate is a transition state model of the rate-determining step of the vast majority of S N reactions at the carboxyl carbon. In the following sections we will prove this statement by formal kinetic analyses of the most important substitution mechanisms. Các phản ứng thế thân hạch trên Carbon carboxyl trong môi trường không acid Hình 6.2 cho thấy cơ chế tiêu chuẩn của các phản ứng thay thế được thực hiện trên các dẫn xuất acid carboxylic trong dung dịch trung tính hoặc baz. Chất trung gian tứ diện (được hình thành trong bước xác định vận tốc) có thể được chuyển đổi sang sản phẩm thay thế thông qua hai cách khác nhau. Cách ngắn hơn bao gồm một bước: nhóm rời X được tách ra với hằng số vận tốc k elim . Bằng cách này, sản phẩm thế được hình thành trong tổng số hai bước. Cách dài hơn với cùng một sản phẩm thế được thực hiện khi chất trung gian tứ diện bị proton hóa. Phụ thuộc vào điều này xảy ra ở mức nào, theo Phương trình 6.1, theo giá trị pH và hằng số cân bằng K eq thể hiện tại Hình 6.2: S N Reactions on the Carboxyl Carbon in Nonacidic Protic Media Figure 6.2 shows the standard mechanism of substitution reactions carried out on carboxylic acid derivatives in neutral or basic solutions. The tetrahedral intermediate― formed in the rate-determining step―can be converted to the substitution product via two different routes. The shorter route consists of a single step: the leaving group X is eliminated with a rate constant k elim . In this way the substitution product is formed in a total of two steps. The longer route to the same substitution product is realized when the tetrahedral intermediate is protonated. To what extent this occurs depends, according to Equation 6.1, on the pH value and on the equilibrium constant K eq defined in Figure 6.2: [Protonated Tet.Intermed.] = [Tet. Intermed.] · K eq · 10 –pH (6.1) Chất trung gian tứ diện được proton hóa có thể tách nhóm rời X với hằng số k ' elim . Sau đó, proton bị loại bỏ. Qua đó, sản phẩm thay thế được hình thành trong tổng số bốn bước. The protonated tetrahedral intermediate can eject the leaving group X with a rate constant k′ elim . Subsequently, a proton is eliminated. Thereby, the substitution product is formed in a total of four steps. Diễn biến nào trong Hình 6.2 ưu tiên chuyển đổi chất trung gian tứ diện thành sản phẩm thay thế? Câu trả lời gần đúng cho câu hỏi này là nếu một cân bằng giữa chất trung gian tứ diện tích điện âm và chất trung gian tứ diện trung tính được thiết lập và nếu các hằng số cân bằng này lớn hơn nhiều so với hằng số k elim và k ' elim của các phản ứng của chất trung gian tương ứng để cung cấp cho sản phẩm thay thế. Trong điều kiện đó, chúng ta có: Which of the competing routes in Figure 6.2 preferentially converts the tetrahedral intermediate to the substitution product? An approximate answer to this question is possible if an equilibrium between the negatively charged and the neutral tetrahedral intermediate is established and if the rate constants of this equilibration are much greater than the rate constants k elim and k ' elim of the reactions of the respective intermediates to give the substitution product. Under these conditions we have: Intermed.] [Tet. d ]product d[S elim step-twoN k t = (6.2) Intermed.] Tet. d[Protonate d ]product d[S ' elim step-fourN k t = (6.3) Các chỉ số “hai bước” và “bốn bước” trong Phương trình 6.2 và 6.3, tương ứng, đại diện cho sự hình thành sản phẩm thông qua cách hai và bốn bước của cơ chế trong Hình 6.2. Nếu chia Phương trình 6.2 cho Phương trình 6.3 và sau đó tích hợp lại, ta có: The subscripts “two-step” and “four-step” in Equations 6.2 and 6.3, respectively, refer to the rates of product formation via the two-and four-step routes of the mechanism in Figure 6.2. If one divides Equation 6.2 by Equation 6.3 and integrates subsequently, one obtains: eq pH ' elim elim step-fourN step-twoN 10 product S Yield product S Yield Kk k ⋅= (6.4) Phương trình 6.4 cho thấy: trong các dung dịch baz mạnh, các sản phẩm thế thân hạch có thể được hình thành từ các dẫn xuất acid carboxylic theo hai bước. Một ví dụ về phản ứng như vậy là phản ứng xà phòng hóa PhC(═O)OEt + KOH → PhC(═O)O – K + + EtOH. Tuy nhiên, trong các dung dịch trung tính, giải pháp bốn bước để tạo sản phẩm thế thân hạch nên được ưu tiên. Một ví dụ của loại phản ứng này là phản ứng thế amino: PhC(═O)OEt + NHMe 2 → PhC(═O)NMe 2 + EtOH. Equation 6.4 shows the following: in strongly basic solutions, S N products can be produced from carboxylic acid derivatives in two steps. An example of such a reaction is the saponification PhC(═O)OEt + KOH → PhC(═O)O – K + + EtOH. However, in approximately neutral solutions the four-step path to the S N product should predominate. An example of this type of reaction is the aminolysis PhC(═O)OEt + NHMe 2 → PhC(═O)NMe 2 + EtOH. Cuối cùng chúng tôi muốn kiểm tra động học của hai bước acyl hóa theo cơ chế trong Hình 6.2. Chúng ta phải phân biệt giữa hai trường hợp. Được đề nghị rằng chất trung gian tứ diện hình thành một cách bất thuận nghịch và là kết quả trong bước xác định vận tốc, từ Phương trình 6.5 ta đưa ra công thức tính vận tốc cho sự hình thành sản phẩm S N . Finally we want to examine the kinetics of two-step acylations according to the mechanism in Figure 6.2. We must distinguish between two cases. Provided that the tetrahedral intermediate forms irreversibly and consequently in the rate-determining step, a rate law for the formation of the S N product (Equation 6.7) is obtained from Equation 6.5. = td Intermed] d[Tet. k add [─C(═O)X][Nu ] − k elim [Tet. Intermed.] = 0 (because of the steady-state approximation) (6.5) k elim [Tet. Intermed.] = k add [─C(═O)X][Nu ] (6.6) Inserting Equation 6.6 in Equation 6.2 = td product] d[S N k add [─C(═O)X][Nu ] (6.7) Ngược lại, Phương trình 6.8 – 6.10 xác định sự hình thành sản phẩm của một quá trình acyl hóa bằng cách thực hiện hai bước. Trong Hình 6.3 giả định rằng chất trung gian tứ diện được hình thành thuận nghịch. Điều đáng quan tâm, nó không quan trọng việc hình thành chất trung gian tứ diện (k retro < k elim ) trong bước xác định hay phản ứng tiếp theo (sau đó k retro > k elim ). In contrast, Equations 6.8–6.10 serve to derive the rate of product formation for an acylation by the two-step route in Figure 6.3 assuming that the tetrahedral intermediate is formed reversibly. Interestingly, it does not matter whether in the ratedetermining step the tetrahedral intermediate is formed (k retro < k elim ) or reacts further (then k retro > k elim ). = td Intermed] d[Tet. k add [─C(═O)X][Nu ] − k retro [Tet. Intermed.] − k elim [Tet. Intermed.] = 0 (because of the steady-state approximation) (6.8) [Tet. Intermed.] = elimretro add kk k + [─C(═O)X][Nu ] (6.9) Inserting Equation 6.9 in Equation 6.2 = td product] d[S N k add elimretro /1 1 kk+ [─C(═O)X][Nu ] (6.10) Phương trình 6.7 và 6.10 không thể phân biệt trong thí nghiệm động học vì quy luật vận tốc sẽ có dạng sau đây trong cả hai trường hợp: Equations 6.7 and 6.10 are indistinguishable in the kinetic experiment because the experimental rate law would have the following form in both cases: = td product] d[S N const. [─C(═O)X][Nu ] (6.11) Điều này có nghĩa là từ việc phân tích động học người ta chỉ có thể kết luận rằng sản phẩm thế thân hạch được tạo thành trong một phản ứng hai phân tử. Người ta không có thông tin về việc chất trung gian tứ diện hình thành một cách thuận nghịch hoặc bất thuận nghịch hay không. This means that from the kinetic analysis one could conclude only that the S N product is produced in a bimolecular reaction. One has no information as to whether the tetrahedral intermediate forms irreversibly or reversibly. Người ta quan tâm gì về vấn đề thuận nghịch hay bất thuận nghịch của quá trình hình thành chất trung gian tứ diện trong Hình 6.2? Trả lời câu hỏi này là tương ứng với tỷ lệ đã biết trong đó chất trung gian tứ diện đẩy nhóm X (với hằng số k elim ) hoặc các chất thân hạch (với hằng số k retro ). Kết quả của sự cạnh tranh này phụ thuộc vào việc nhóm X hoặc chất thân hạch có mạnh hơn nhóm tách hay không. Khi X là nhóm tách mạnh, chất trung gian tứ diện do đó dự kiến sẽ hình thành bất thuận nghịch. Điều này được xác định là đúng cho tất cả các tác nhân acyl hóa. Khi X là một nhóm tách yếu, chất thân hạch có thể là chất mạnh hơn nên nó phản ứng với tác nhân acyl hóa để cung cấp chất trung gian tứ diện cho một phản ứng thuận nghịch. Việc thủy phân kiềm của nhóm amide là một điển hình của loại phản ứng thay thế này. Cuối cùng, khi khả năng tách của X và chất thân hạch tương đương nhau, hằng số k retro và k elim cũng tương đương nhau. Khi đó, chất trung gian tứ diện phân hủy một phần vào tác chất và một phần vào sản phẩm. Một ví dụ điển hình của loại cơ chế là thủy phân kiềm của este từ acid carboxylic. Trong trường hợp này, sự thuận nghịch của quá trình hình thành chất trung gian tứ diện đã được chứng minh bằng cách thực hiện các thủy phân với 18 O trong NaOH (Hình 6.3): Các este không phản ứng được xác nhận là đã kết hợp với nguyên tử 18 O trong nối đôi C═O. What does one expect regarding the irreversibility or reversibility of the formation of the tetrahedral intermediate in Figure 6.2? Answering this question is tantamount to knowing the ratio in which the tetrahedral intermediate ejects the group X (with the rate constant k elim ) or the nucleophile (with the rate constant k retro ). The outcome of this competition depends on whether group X or the nucleophile is the better leaving group. When X is a good leaving group, the tetrahedral intermediate is therefore expected to form irreversibly. This should be the case for all good acylating agents.When X is a poor leaving group, the nucleophile may be a better one so that it reacts with the acylating agent to give the tetrahedral intermediate in a reversible reaction. The alkaline hydrolysis of amides is an excellent example of this kind of substitution. Finally, when X and the nucleophile have similar leaving group abilities, k retro and k elim are of comparable magnitudes. Then, the tetrahedral intermediate decomposes partly into the starting materials and partly into the products. A good example of this kind of mechanism is the alkaline hydrolysis of carboxylic acid esters. In that case, the reversibility of the formation of the tetrahedral intermediate was proven by performing the hydrolysis with 18 O-labeled NaOH (Figure 6.3):The unreacted ester that was recovered had incorporated 18 O atoms in its C═O double bond. R C OEt O starting material + OH 18 k add k retro R C OEt O O H 18 k elim R C O O H + + 18 OH 2 , - OH 18 OH 2 - + !8 18 R C OEt O O H 18 H 18 RCO O 18 OH 2 - + !8 OH, OH, 18 OH 2 - + !8 OH, R C OEt O O 18 H R C O O H + 18 k elim k add k retro OH R C O +OEt detectable 18 OEt OEt Hình. 6.3. Sự thủy phân kiềm của các este carboxylic theo cơ chế của Hình 6.2: bằng chứng về sự thuận nghịch của việc hình thành chất trung gian tứ diện. Ví dụ sự thủy phân kiềm của para-methylbenzoate trong nước, tỷ lệ k retro /k elim ít nhất là 0,13 (nhưng chắc chắn không nhiều hơn nữa). Fig. 6.3. Alkaline hydrolysis of carboxylic esters according to the mechanism of Figure 6.2: proof of the reversibility of the formation of the tetrahedral intermediate. In the alkaline hydrolysis of ethyl para-methylbenzoate in H 2 O, for example, the ratio k retro /k elim is at least 0.13 (but certainly not much more) Phản ứng thế thân hạch tại Carbon carboxyl thông qua một chất trung gian tứ diện bền Một biến thể của cơ chế thế của Hình 6.2 được thể hiện trong Hình 6.4. Chất trung gian tứ diện được hình thành trong bước bất thuận nghịch và không tiếp tục phản ứng cho đến khi nó được đưa vào môi trường acid. Nhìn chung, sản phẩm thay thế được tạo thành theo cách bốn bước của Hình 6.2. Nhưng ngược với quá trình chuẩn của nó, hai quá trình tách biệt được thực hiện trong toàn bộ quá trình thế diễn ra: thứ nhất, chất thân hạch phải được thêm vào; thứ hai, H 3 O + phải được thêm vào. S N Reactions at the Carboxyl Carbon via a Stable Tetrahedral Intermediate A variant of the substitution mechanism of Figure 6.2 is shown in Figure 6.4.The tetrahedral intermediate is produced in an irreversible step and does not react further until it is worked up with aqueous acid. Overall, the substitution product is produced according to the four-step route of Figure 6.2. But in contrast to its standard course, two separate operations are required for the gross substitution to take place: first, the nucleophile must be added; second, H 3 O + must be added. C X O + Nu M k add C X O Nu M C O + X Nu not until the workup: + H C X O H Nu C OH Nu with or without acid catalysis HX or X H tetrahedral intermediate Hình. 6.4. Cơ chế phản ứng thế thân hạch ở carbon carboxyl thông qua một trung gian tứ diện bền. Fig. 6.4. Mechanism of S N reactions at the carboxyl carbon via a stable tetrahedral intermediate. Khả năng phản ứng của các dẫn xuất acid carboxylic với chất thân hạch theo cơ chế trong Hình 6.4 không thể được đo thông qua tốc độ hình thành của sản phẩm thay thế. Thay vào đó, sự giảm nồng độ của tác chất được tính toán để đo khả năng phản ứng này. The reactivity of carboxylic acid derivatives that react with nucleophiles according to the mechanism in Figure 6.4 cannot be measured via the rate of formation of the substitution product. Instead, the decrease in the concentration of the starting material serves as a measure of the reactivity. [...]... the protons Bước quy t định vận tốc của hầu hết các phản ứng S N quan trọng trên Carbon carboxyl Tóm lại: các quy luật vận tốc cho các phản ứng SN tại carbon carboxyl biểu thị một đặc tính chung quan trọng cho dù cơ chế phản ứng thay đổi như thế nào trong Hình 6.2 (quy luật vận tốc: Phương trình 6.7 hoặc 6.10), Hình 6.4 (quy luật vận tốc: Phương trình 6.12), hoặc Hình 6.5 (quy luật vận tốc: Phương trình... structure Các hợp chất amide cacboxylic, este carboxylic, và acid carboxylic phản ứng với các chất thân hạch dị nguyên tố trong dung dịch trung tính theo cơ chế của Hình 6.2 chậm hơn nhiều so với phản ứng của chúng trong dung dịch acid theo cơ chế của Hình 6.5 Trong dung dịch acid, các dẫn xuất ion carboxonium của chúng, các dẫn xuất được tạo thành từ quá trình proton hóa thuận nghịch của oxygen carboxyl, ... thành các trung gian tứ diện từ amide carboxylic, este carboxylic, và acid carboxylic theo cơ chế của Hình 6.2 (các phản ứng đi từ phải qua trái) hoặc theo cơ chế của Hình 6.5 (các phản ứng đi từ trái qua phải); đường cong liền, biểu thị năng lượng thực tế trong trường hợp có các hiệu ứng ổn định điện tử; đường cong đứt, biểu thị năng lượng hư cấu cho các phản ứng diễn ra trong trường hợp không có các. .. bằng Kprot của phản ứng hình thành các ion (Hình 6.5) Phương trình 6.13 − 6.15 biểu thị định luật vận tốc của phản ứng S N theo cơ chế này, từ đó suy ra Phương trình 6.16 Phương trình này đưa ra quy luật của phản ứng ba thành phần: phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ của các tác nhân acyl hóa, chất thân hạch, và các proton The initial Equation 6.13 reflects that the second-to-last reaction step in Figure... như tất cả các phản ứng thế trên carbon carboxyl được thực hiện bởi sự hỗ trợ của các hydrua hoặc những hợp chất cơ kim diễn ra theo cơ chế của Hình 6.4 (xem Mục 6.5) Almost all substitution reactions on the carboxyl carbon undertaken by hydride donors or organometallic reagents take place according to the mechanism of Figure 6.4 (cf Section 6.5) Các phản ứng SN xúc tác Proton trên Carbon carboxyl Hình... Hình 6.5 cho thấy cơ chế quan trọng thứ ba của các phản ứng S N trên carbon carboxyl Nó liên quan đến phản ứng thế xúc tác proton của chất thân hạch yếu với tác nhân acyl hóa yếu Khi tác nhân acyl hóa yếu được proton hóa trong phản ứng cân bằng nhanh tại nhóm C═O, nó sẽ trở nên linh động hơn, cụ thể là, thành các ion carboxonium Thậm chí một lượng xúc tác acid có thể làm tăng phản ứng vì một phần nhỏ... 6.2.3 Phản ứng SN trên Carbon cacboxyl: Ảnh hưởng từ sự ổn định của chất trung gian tứ diện đối với phản ứng Theo mục 6.2.1, các trung gian tứ diện là trạng thái chuyển đổi dạng của các bước xác định tỷ lệ với một trong các cơ chế thế quan trọng nhất ở cacbon carboxyl Trong phản ứng SN diễn ra theo cơ chế của Hình 6.2 hoặc 6.4, chất trung gian tứ diện này là một alkoxide (A trong Hình 6.7), và cho... đôi C═O bị tấn công dựa trên khả năng phản ứng của chất acyl hóa Bảng 6.1 liệt kê các tác nhân acyl hóa có thể phản ứng với chất thân hạch mà không cần sự proton trước, có nghĩa là, theo cơ chế của Hình 6.2 hoặc theo cơ chế của Hình 6.4 Chúng được sắp xếp theo thứ tự giảm dần từ trên xuống dưới của sự cộng hưởng ổn định của liên kết đôi C═O, liên kết bị tấn công bởi chất thân hạch; sự giảm cộng hưởng... hình thành của các trung gian nên được ưu tiên về mặt động học khi chúng trải qua hiệu ứng nhóm thế ổn định Nếu các phản ứng của một loạt các tác nhân acyl hóa hướng tới một nucleophile dùng để so sánh, mọi khác nhau về tỷ lệ, sẽ được ưu tiên cho sự ổn định của trung gian tương ứng A hoặc B, có thể chỉ do một hiệu ứng thế của nhóm rời X của tác nhân acyl hóa Khi nó rời ra, bản chất của hiệu ứng thế này... còn phản ứng với hợp chất Grignard và các chất hỗ trợ hydrua và, dưới điều kiện khắc nghiệt hơn, chúng cũng phản ứng với dung dịch NaOH hoặc amine Trong các acid carboxylic và este carboxylic, nối đôi C═O biểu thị một sự ổn định cộng hưởng tại 14 kcal/mol (mục 3) Do đó cả hai hợp chất này được cho là phản ứng với chất thân hạch tốt hơn so với các hợp chất amide Tuy nhiên, điều đó chỉ đúng cho các acid . 6.2. Cơ chế, quy luật và vận tốc của các phản ứng thế thân hạch trên Carbon carboxyl Khi một chất thân thân hạch là nguyên tử dị tố tác kích vào carbon của nhóm carboxyl, phản ứng S N xảy. nucleophile, and the protons. Bước quy t định vận tốc của hầu hết các phản ứng S N quan trọng trên Carbon carboxyl Tóm lại: các quy luật vận tốc cho các phản ứng S N tại carbon carboxyl biểu thị một đặc. luật tỷ lệ của các phản ứng S N trên Carbon carboxyl Hầu hết các phản ứng S N của các acid carboxylic và các dẫn xuất của chúng xảy ra theo một trong ba cơ chế (Hình 6.2, 6.4, và 6.5). Nguyên