TO‘YINGAN UGLEROD ATOMIDAGI NUKLEOFIL ALMASHINISH REAKSIYASI

|
TO‘YINGAN UGLEROD ATOMIDAGI NUKLEOFIL ALMASHINISH REAKSIYASI
|
bet | 9/10 | Sana | 22.12.2023 | Hajmi | 0,88 Mb. | | #126751 |
Bog'liq KURS ISHI
To‘yingan uglerod atomidagi nukleofil almashinish reaksiyasi deb sp3 gibridlangan uglerod atomidagi nukleofug o‘rinbosar X ni (qisman manfiy zaryadlangan, atrofida elektron zichlik katta bo‘lgan X o‘rin- bosarni) nukleofil reagent Y- (manfiy zaryadli Y- zarracha yoki laoqal bitta bo‘linmagan elektron juftga ega bo‘lgan neytral :Y molekula) tomonidan siqib chiqarilishiga (almashinishiga) aytiladi. Nukleofil al- mashinish reaksiyasining umumiy sxemasini quyidagicha ko‘rsatish mumkin:
R X + Y YR + X
Sxemadagi nukleofil reagent U- sifatida quyidagi anionlar yoki neytral molekulalar qo‘llanilishi mumkin:
2
U-: Anionlar: Hal-, OH-, RO-, CN-, SCN-, RS-, NO - va b.
Neytral molekulalar: H-Hal, H-OH, RO-H, R3N, R3P, (RO)3P, RS- H, >C=C<, C6H6. Almashinadigan yoki siqib chiqariladigan o‘rin- bosarlar (X) elektronoakseptor xossaga ega bo‘lishi kerak. Shunga ko‘ra C-X bog‘ qutbli bo‘ladi va uglerod atomi elektrofil, ya’ni qisman mus- bat zaryadlangan bo‘ladi:
C +
X-
Nukleofil reagent Y- mana shu qisman musbat zaryadlangan uglerod atomiga hujum qiladi. Almashinadigan X guruh zaryadsiz yoki musbat zaryadli o‘rinbosar bo‘lishi mumkin.
Masalan, X: -Hal, -OH, -OR, -OCOR, -OSO 2R, - OH 2,
- OR 2, - NR 3, - SR 2, - NN
Eski bog‘ning (R-X) uzilishi va yangi bog‘ning (R-Y) hosil bo‘lishi sinxron yoki asinxron, ya’ni bir vaqtda yoki ketma-ket sodir bo‘lishiga qarab nukleofil almashinishning ikki xil ideal mexanizmi bo‘lishi mumkin.
Asinxron mexanizm, karbokationli mexanizm, monomolekulyar nukleofil almashinish, SN1 mexanizm. Bu mexanizm “tortib olinish- birikish” mexanizmi deb ham ataladi.
C X
sp3
C+ +
_
C + + X
sp 2
C +
sp 2
+
+ Y -
+
C Y +
Y C
sp 3
R-X bog‘ining uzilishi nukleofil reagentning ishtirokisiz sodir bo‘ladi. R-X avval R va X - ionlarga dissotsialanadi, keyin karbokation R nukleofil Y - bilan reaksiyaga kirishadi.
Shuni aytish kerakki, Y - yoki X - anionlarni ikkita p-elektron yoki p- orbital shaklida berilishi kvant kimyosi tushunchasiga to‘g‘ri kelmasligi mumkin. Lekin R-X bog‘ining R va X - ionlarini hosil qilishi va R - ning R bilan reaksiyasi o‘quvchiga tushunarliroq bo‘lishi uchun shunday sxemada berildi.
Sinxron mexanizm, bimolekulyar nukleofil almashinish, SN2 mexanizm. R-X eski bog‘ning uzilishi va yangi R-Y bog‘ning hosil bo‘lishi bir vaqtda Y reagent ta’siri ostida sodir bo‘ladi:
+ +
R OH + R OH R O R + H2O
R O - + R Hal R O R + Hal -
oddiy efir olish
Oddiy efirlar olish Vilyamson usuli bo‘yicha
NH3
+ R Hal R NH2 + HHal
Aminobirikmalar olish
R Hal +
nitrillar olish
R Hal +
R Cl +
CN -
2
NO -
J -
R CN + Hal -
R NO2 + Hal -
-
R J + Cl
Kolbe reaksiyasi bo‘yicha
Nitrobirikmalar olish Finkelshteyn reaksiyasi
R OH +
H 2C
O
CH2 R O CH 2 CH 2 OH
25. SN1 REAKSIYASI VA UNING O‘ZIGA XOS XUSUSIYATLARI
Yuqorida ta’kidlanganidek, SN1 reaksiya ikki bosqichda, ya’ni asinxron tarzda ketadi. Reaksiyaning birinchi bosqichida karbokation hosil bo‘ladi, ikkinchi bosqichda esa karbokation nukleofil reagent bilan reaksiyaga kirishadi. SN1 reaksiyasining sxemasini quyidagicha ko‘rsa- tish mumkin:
Yuqorida ko‘rsatilgan R-X yoki bizning yuqoridagi misolimizdagi
sekinlik bilan dissotsialanadi va shu bosqich reaksiyaning umumiy tezligini belgilaydi. Shuning uchun reaksiya monomolekulyardir. Karbo- kation (2) tajriba yo‘li bilan aniqlanishi mumkin. U yuqori energiyaga ega bo‘lgan, ya’ni reaksion qobiliyati katta oraliq mahsulotdir. U o‘zi- ning mustaqil taqdiriga ega bo‘lgan zarrachadir. Shuning uchun u X- bilan reaksiyaga kirishib yana R-X -dastlabki moddani, Y- bilan reak- siyaga kirishib R-Y -mahsulotni, o‘zidan proton chiqarib esa olefinni hosil qilishi mumkin. Shu bilan birga bu karbokation boshqa karbo- kationga izomerlanishi va reaksiyaga kirishishi mumkin:
Yuqorida ko‘rsatilgan R-X yoki bizning yuqoridagi misolimizdagi
sekinlik bilan dissotsialanadi va shu bosqich reaksiyaning umumiy tezligini belgilaydi. Shuning uchun reaksiya monomolekulyardir. Karbo- kation (2) tajriba yo‘li bilan aniqlanishi mumkin. U yuqori energiyaga ega bo‘lgan, ya’ni reaksion qobiliyati katta oraliq mahsulotdir. U o‘zi- ning mustaqil taqdiriga ega bo‘lgan zarrachadir. Shuning uchun u X- bilan reaksiyaga kirishib yana R-X -dastlabki moddani, Y- bilan reak- siyaga kirishib R-Y -mahsulotni, o‘zidan proton chiqarib esa olefinni hosil qilishi mumkin. Shu bilan birga bu karbokation boshqa karbo- kationga izomerlanishi va reaksiyaga kirishishi mumkin:
S N1 reaksiyasi quyidagi o‘ziga xos xususiyatlarga ega:
Reaksiya tezligini belgilovchi oraliq holatda faqat bitta modda R- X ishtirok etadi va uning hosil bo‘lishida Y- ning ishtiroki bo‘lmaydi. Dastlab reaksiya tezligi birinchi tartibli reaksiyaning kinetik tenglama- siga bo‘ysunadi:
=k[R-X]
Yuqorida ko‘rsatilgan R-X yoki bizning yuqoridagi misolimizdagi
sekinlik bilan dissotsialanadi va shu bosqich reaksiyaning umumiy tezligini belgilaydi. Shuning uchun reaksiya monomolekulyardir. Karbo- kation (2) tajriba yo‘li bilan aniqlanishi mumkin. U yuqori energiyaga ega bo‘lgan, ya’ni reaksion qobiliyati katta oraliq mahsulotdir. U o‘zi- ning mustaqil taqdiriga ega bo‘lgan zarrachadir. Shuning uchun u X - bilan reaksiyaga kirishib yana R-X -dastlabki moddani, Y - bilan reak- siyaga kirishib R-Y -mahsulotni, o‘zidan proton chiqarib esa olefinni hosil qilishi mumkin. Shu bilan birga bu karbokation boshqa karbo- kationga izomerlanishi va reaksiyaga kirishishi mumkin.
Yuqorida ko‘rsatilgan R-X yoki bizning yuqoridagi misolimizdagi
sekinlik bilan dissotsialanadi va shu bosqich reaksiyaning umumiy tezligini belgilaydi. Shuning uchun reaksiya monomolekulyardir. Karbo- kation (2) tajriba yo‘li bilan aniqlanishi mumkin. U yuqori energiyaga ega bo‘lgan, ya’ni reaksion qobiliyati katta oraliq mahsulotdir. U o‘zi- ning mustaqil taqdiriga ega bo‘lgan zarrachadir. Shuning uchun u X- bilan reaksiyaga kirishib yana R-X -dastlabki moddani, Y- bilan reak- siyaga kirishib R-Y -mahsulotni, o‘zidan proton chiqarib esa olefinni hosil qilishi mumkin. Shu bilan birga bu karbokation boshqa karbo- kationga izomerlanishi va reaksiyaga kirishishi mumkin:
SN1 reaksiyasi quyidagi o‘ziga xos xususiyatlarga ega:
Reaksiya tezligini belgilovchi oraliq holatda faqat bitta modda R- X ishtirok etadi va uning hosil bo‘lishida Y- ning ishtiroki bo‘lmaydi. Dastlab reaksiya tezligi birinchi tartibli reaksiyaning kinetik tenglama- siga bo‘ysunadi:
=k[R-X]
X- anionining (nukleofilning) konsentratsiyasi ortishi bilan teskari reaksiya tezligi (K-1) ham orta boradi va to‘g‘ri reaksiya sekinlashadi. Bu xolda reaksiya tezligi quyidagi kinetik tenglama bilan ifodalanadi:
=
K1. K2 [R X] [Y - ]
K - 1 [X - ] + K2 [Y - ]
Reaksiya tezligining X- ta’siridagi bunday sekinlashishi umumiy ionning ta’siri deb ataladi. Karbokation amalda quyidagi bosqichlar orqali hosil bo‘ladi:
Shuning uchun “ionlanish” va “dissotsialanish” tushunchalari bosh- qa-boshqa tushunchalardir. Faqat erkin yoki erituvchi bilan ajratilgan ion juftlargina reaksiya mahsulotini hosil qilishi mumkin. “Zich” ion jufti yoki erituvchi bilan ajratilgan ion juftlari esa asosan o‘zining qarama-qarshi ioni bilan reaksiyaga kirishadi va dastlabki moddaga qaytadi. Bu reaksiya “ichki orqaga qaytish” deb ataladi.
Karbokationni reaksiyaga kirishuvchan, faolligi yuqori bo‘lgan nukleofillar, masalan, N3-, SCN-, Hal- va b. ni qo‘shish bilan aniqlash mumkin, chunki karbokation mana shu nukleofillar bilan ham reak- siyaga kirishib tegishli mahsulotlar hosil qiladi.
Reaksion markazdagi uglerod atomi optik faollikka ega bo‘lgan birikmalar ratsematlanishga uchraydi, ya’ni optik faolligini yo‘qotadi. Ratsematlanish jarayoni “zich” ion jufti hosil bo‘lish bosqichidayoq ketadi. Bunga sabab, yassi tuzilishga ega bo‘lgan karbokation ikki to- mondan ham barobar ehtimollikda nukleofil bilan reaksiyaga kirishadi.
4.S N1 reaksiyasining tezligi karbokation qarorliligining ortishi bilan ortadi. Karbokationning qarorliligi ichki (o‘rinbosarlarning qutb- lantiruvchi ta’siri) yoki tashqi (erituvchining ta’siri) ta’sir tufayli ortishi mumkin.
Gammet va Taft tenglamalaridagi reaksiya kostantasi manfiy qiymatga ega bo‘lib miqdoran kattadir ( = -3-5). Bu ma’lumot ham reaksiya vaqtida elektrofil zarracha – karbokation hosil bo‘lishini ko‘rsatadi.
R-X ning R-tarkibidagi metil, etil, izo-propil va uchlamchi butil guruhlari qatorida SN1 reaksiyaning tezligi ortib boradi, chunki bu qa- torda metil guruhlarning musbat induksion (+J) ta’siri qo‘shilishi va ortishi natijasida markaziy uglerod atomidagi qisman musbat zaryad barqarorlashadi va karbokationning hosil bo‘lishi osonlashadi:
Bu X guruhga nisbatan -holatdagi uglerod bilan bog‘langan vo- dorod atomlarining metil guruhlarga almashinishining ta’siridir. Agar X
Xulosa
Men ushbu kurs ishini tayorlash davomida quydagi xulosaga keldim:
Alkilbenzollar - organik birikmalar sinfi bo'lib, ular bir yoki bir nechta alkil guruhlari biriktirilgan benzol halqasidan (almashinadigan bitta va qo'sh bog'lanishli olti a'zoli uglerod halqasi) iborat ekan . Alkil guruhlari alkanlardan bitta vodorod atomini ajratib olish orqali olingan uglevodorod zanjirlaridir. Alkilbenzollarning xossalari biriktirilgan o'ziga xos alkil guruhlari va ularning benzol halqasida joylashishiga qarab o'zgarishi mumkin ekan . Mana bir nechta umumiy xususiyatlari sanab o’tsak: Alkil benzollar odatda xona haroratida suyuqlik(taluol), ammo uzunroq alkil zanjirli ba'zilari qattiq modda(Naftalin ) bo'lishi mumkin ekan . Alkil benzollar, odatda, benzol halqasining hidrofobik tabiati tufayli suvda erimaydi. Biroq, ular organik erituvchilar, masalan, spirtlar, efirlar va xloroformda erishi mumkun ekan. Alkil benzollarning qaynash nuqtasi alkil guruhining kattaligi bilan ortadi. Kattaroq alkil guruhlari odatda kuchliroq van der Waals kuchlariga olib keladi, natijada yuqori qaynash nuqtalari paydo bo'ladi. Alkil benzollarning zichligi odatda suvnikidan past bo'ladi. Alkil benzollarning reaktivligiga o'rinbosar alkil guruhlari ta'sir qiladi. Benzol halqasining o'zi nisbatan barqaror, ammo reaksiyalar alkil guruhlarida sodir bo'lishi mumkin. Umumiy reaktsiyalarga elektrofil aromatik almashtirish va alkil yon zanjirlaridagi reaktsiyalar kirishar ekan . Alkil benzollardagi benzol halqasi o'zining aromatikligini saqlab qoladi, bu esa molekulaga barqarorlikni beradi. Benzol kabi aromatik birikmalar o'zining noyob barqarorligi va ko'plab kimyoviy reaktsiyalarga chidamliligi bilan mashhur ekan . Alkil benzollar ko'pincha aniq hidlarga ega va hid alkil guruhlarining tabiati va joylashishiga qarab farq qilishi mumkin. Ba'zi alkilbenzollar xushbo'y hid yoki xushbo'y moddalar sifatida ishlatiladi.
|
| |