핵성 방향족 치환 (SNAr)는 친핵체에 의해 수신 좋은 이탈 기의 변위를 수반 유기 화학에서 발생하는 반응이다. 그 메커니즘과 전자적 측면의 관점에서 볼 때, 그것은 친 전자 성 방향족 치환 (SEAr)의 반대편입니다.
일반적으로 이탈 기는 할로겐이며, 할라이드 음이온 X로하는 종료 - . 이 반응은 방향족 고리 (주로 벤젠)에 전자가 부족한 경우에만 발생할 수 있습니다. 즉, 전자를 끌어 당기는 치환기가있는 경우.
방향족 친 핵성 치환에 대한 일반 방정식. 출처 : Sponk
상단 이미지는 이전 단락에서 말한 내용을 요약합니다. 전자 트렉터 그룹 EWG는 (전자가 그룹을 탈퇴) 부의 종 뉴의 친 핵성 공격에 대한 방향족 고리를 활성화 - . 이 중간체는 (중심)이 형성되는 X 할라이드가있는 것을 알 수있다 - 해제되거나 종료된다 .
간단히 말해서 X는 방향족 고리에서 Nu를 대체합니다. 이 반응은 합성 유기 화학 연구뿐만 아니라 신약 합성에 매우 다양하고 필요합니다.
일반적인 특징
방향족 고리는 치환기가 무엇인지 (원래 CH 결합을 대체하는 것)에 따라 전자를 "충전"또는 "방전"할 수 있습니다.
이러한 치환기가 전자 밀도를 고리에 제공 할 수있을 때, 그들은 그것을 전자로 풍부하게한다고합니다. 반면에 전자 밀도 (위에서 언급 한 EWG)의 어 트랙터라면 전자 고리를 가난하다고합니다.
두 경우 모두 특정 방향족 반응에 대해 고리가 활성화되고 다른 경우에는 비활성화됩니다.
예를 들어, 전자가 풍부한 방향족 고리는 방향족 친 전자 성 치환에 대해 활성이라고합니다. 즉, 전자를 친 전자 성 종인 E +에 기증 할 수 있습니다 . 그러나, 그것은 뉴에 전자를 기부하지 않습니다 - 종 , 부정적인 요금이 서로 물리 칠 것이기 때문이다.
이제 고리가 전자가 부족하면 E + 종에 줄 방법이 없습니다 (SEAr는 발생하지 않습니다). 다른 한편으로는 뉴의 전자를 받아 볼 수 있습니다 - 종 합니다 (RSNA는 개발).
방향족 친 전자 치환과의 차이점
일반적인 입력 측면이 명확 해지면 SNAr과 SEAr 간의 몇 가지 차이점을 나열 할 수 있습니다.
-방향족 고리는 친전 자체 (전자 결핍) 역할을하며 친핵체의 공격을받습니다.
-이탈 기 X는 고리로부터 치환되고; 아니 H +
-탄수화물은 형성되지 않지만 공명에 의해 비 국소화 될 수있는 음전하를 가진 중개자
-링에 더 많은 어 트랙터 그룹이 있으면 대체 속도를 늦추는 대신 가속합니다.
-마지막으로, 이들 그룹은 어디에서 (어떤 탄소에) 치환이 일어날 지에 대한 지시적 효과를 발휘하지 않습니다. 대체는 항상 이탈 그룹 X에 부착 된 탄소에서 발생합니다.
마지막 포인트도 이미지에 나와 있습니다. CX 결합이 끊어져 새로운 C-Nu 결합이 형성됩니다.
효과 편집
치환기의 수
당연히 전자가 부족한 링 일수록 rSNA가 더 빨라지고 발생하는 데 필요한 조건이 덜 격렬합니다. 아래 이미지에 표시된 다음 예를 고려하십시오.
4- 니트로 클로로 벤젠 치환에 대한 치환기의 효과. 출처 : Gabriel Bolívar.
4- 니트로 클로로 벤젠 (청색 고리)은 Cl을 OH로 대체하기 위해 극심한 조건 (고압 및 350ºC의 온도)을 필요로합니다. 이 경우, 염소는 이탈 기 (CL이다 - , 수산화물 친핵체가 (OH) - ).
아니오 때 2 그룹 나타날 전자 끌개 (녹색 환)이고, 상기 교체는 대기압에서 150 ℃의 온도에서 수행 될 수있다. 존재 하는 NO 2 그룹의 수가 증가함에 따라 (보라색 및 빨간색 고리), 더 낮은 온도와 더 낮은 온도 (각각 100 ° C 및 30 ° C)에서 대체가 발생합니다.
따라서 NO 2 그룹은 RSNA을 가속화하고 더 취약 OH에 의해 공격하고, 전자의 반지를 박탈 - .
NO에 대한 CL의 상대 위치 2 -4- 화학 반응조에, 이러한 것 반응 속도 변경 방법을 여기에서 설명하지 않음 ; 예를 들어 2- 니트로 클로로 벤젠과 3- 니트로 클로로 벤젠의 반응 속도는 다르며 후자는 다른 이성질체에 비해 가장 느립니다.
나가는 그룹에서
4- 니트로 클로로 벤젠을 회수하면 불소화 대응 물에 비해 치환 반응이 느립니다.
SNAr 반응에서 이탈 기의 영향. 출처 : Gabriel Bolívar.
이것에 대한 설명은 F와 Cl의 차이 이외의 다른 변수에있을 수 없습니다. Fluorine은 끔찍한 이탈 기입니다. CF 결합은 C-Cl 결합보다 끊어지기가 더 어렵 기 때문입니다. 따라서,이 결합의 파괴는 RSNA 대한 속도 결정 단계하지만 민 첨가하지 않다 - 방향족 링이다.
불소는 염소보다 전기 음성이 높기 때문에 연결된 탄소 원자는 더 큰 전자 결핍 (C δ + -F δ- )을 갖습니다 . 따라서, CF 결합의 탄소가 훨씬 더 쉽다 민에 의해 공격받는 것이다 - 는 C-CL 결합보다도. 그래서 OH 대신 F의 치환이 OH 대신 Cl보다 훨씬 빠릅니다.
예
2- 메틸 -4- 니트로 플루오로 벤젠을 파라-크레졸로 친 전자 성 방향족 치환. 출처 : Gabriel Bolívar.
마지막으로, 이러한 유형의 유기 반응의 예가 위의 이미지에 나와 있습니다. 파라-크레졸은 친핵체로 보이지 않습니다. 그러나 염기성 매체가 있기 때문에 OH 그룹은 탈 양성자 화되어 2- 메틸 -4- 니트로 플루오로 벤젠을 공격하는 페녹 사이드 음이온으로 남습니다.
이 공격이 발생하면 친핵체가 친전 자체 (2- 메틸 -4- 니트로 플루오로 벤젠의 방향족 고리)에 추가된다고합니다. 이 단계는 이미지 오른쪽에서 볼 수 있으며 중간 화합물은 고리에 속하는 두 치환기로 형성됩니다.
파라-크레졸이 추가되면 링 내 공명에 의해 비편 재화 된 음전하가 나타납니다 (더 이상 방향족이 아님).
화상은 마지막 공진 구조를 도시 한 F에서와 같은 불소 단부 - ; 그러나 실제로는 음전하는 NO 2 그룹의 산소 원자에서도 비편 재화된다 . 첨가 단계 후에 제품이 최종적으로 형성되는 마지막 단계 인 제거 단계가 있습니다.
최종 코멘트
나머지 NO 2 그룹 은 NH 2 그룹으로 환원 될 수 있으며 , 거기에서 추가 합성 반응을 수행하여 최종 분자를 변형 할 수 있습니다. 이것은 rSNA의 합성 잠재력을 강조하고 그 메커니즘은 추가를위한 단계와 제거를위한 두 단계로 구성됩니다.
그러나 현재, 반응이 실제로 결합 된 메커니즘에 따라 진행된다는 실험적 및 계산적 증거가 있습니다. 두 단계 모두 중간체가 아닌 활성화 된 복합체를 통해 동시에 발생합니다.
참고 문헌
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