求電子置換反応

求電子置換反応は、求電子剤が分子内の官能基を置換するときに発生します。官能基は、必ずしも水素原子ではありませんが、一般的には水素原子です。求電子芳香族置換プロセスは、ベンゼン環に官能基を追加するために頻繁に使用され、芳香族分子の特徴です。一部の脂肪族分子では、求電子置換も可能です。

求電子置換応答に関連する 3 つの段階は次のとおりです。

ベンゼンの求電子置換反応の基本的な例は、アルキル化、アシル化、ハロゲン化、ニトロ化、スルホン化などです。

求電子置換反応メカニズム

求電子置換反応メカニズムは、次の 3 つのステップで構成されます。

1- 求電子剤の生成:

無水塩化物は、芳香環の塩素化、アルキル化、およびアシル化の過程を経て求電子剤の時代に有用です。無水塩化アルミニウムを攻撃試薬とブレンドすることによって送達される求電子剤は、Cl+、R+、および RC+O であり、それぞれです。

2- カルボカチオンの形成:

ステージ 1:求電子試薬の生成後のその時点で、芳香環が求電子試薬と反応し、アレニウム イオンまたはシグマ錯体を構成します。シグマ複合体では、炭素の 1 つが sp3 混成になります。

ステージ 2:共鳴構造では、アレニウム イオンまたはシグマ コンプレックスが信頼性を追跡します。しかし、電子の非局在化が sp3 混成炭素で停止するという事実に照らして、シグマ複合体はその芳香族特性を失います。

3- プロトンの除去:

シグマ複合体またはアレニウム イオンは、AlCl4 が反応すると sp3 混成される炭素からプロトンを解放します。この進行は、アロマティックな特徴を再構築するために重要です。この 3 番目のステップでは、水素がベンゼン環の求電子試薬に置き換えられます。

求電子置換反応の種類

1-求電子芳香族置換

芳香族混合物における求電子置換では、原子が芳香環に付加されます。一般に、水素は求電子試薬に取って代わられます。発生するこのタイプの応答のほとんどは、芳香族ニトロ化、芳香族ハロゲン化、芳香族スルホン化とアシル化、およびアルキル化のフリーデルクラフト応答です。さらに、アルキル化とアシル化も含まれます。

2-求電子芳香族ニトロ化

典型的なニトロ化合成では、濃硝酸と硫酸を組み合わせたいわゆる「混酸」を利用します。この組み合わせにより、芳香族ニトロ化の活性種であるニトロニウム イオン (NO+2) が生成されます。この活性物質は、テトラフルオロホウ酸ニトロニウムの場合に分離される可能性があり、酸が結合していなくてもニトロ化を引き起こします。

複合酸合成では、硫酸は消費されないため、触媒と水の吸収剤の両方の役割を果たします。ベンゼンのニトロ化の場合、応答は 50°C を超えない暖かい温度で行われます。

3-求電子芳香族ハロゲン化:

有機化学では、準学位求電子芳香族ハロゲン化は、同様に一種の求電子芳香族置換です。この有機反応は通常、芳香族系に置換基を含めるための非常に有益な技術である度数に関連する芳香族化合物です。

フェノールのようないくつかの芳香族化合物は、触媒なしで反応できます。基質の反応性がはるかに低い通常の芳香族炭化水素誘導体に加えて、ルイス酸触媒が必要です。典型的なルイス酸触媒には、AlCl3、FeCl3、FeBr3、および ZnCl2 が含まれます。これらは、ベンゼンによって攻撃される非常に求電子的な複合体を形成するように働きます.

4- 求電子脂肪族置換:

準求電子剤は、非環式化合物の求電子置換において官能基を置換します。この反応は、化学物質が関連する求電子剤ではなく求核剤である可能性がある場合、求核性非環式置換にも類似している可能性があります.

実現可能な 4 つの求電子性非環式置換反応メカニズムは、SN1、SN2(前面)、SN2(背面)、および SEi (置換求電子性) であり、求核試薬の対応する SN1 および SN2 とほぼ同じです。

SE1 の作用過程の中で、基質は最初にカルバニオンと帯電した有機残基にイオン化します。その後、カルバニオンは求電子剤とすばやく結合します。 SE2 反応メカニズムは、前の結合全体で 1 つの遷移状態を選択するため、新しい形状の結合が存在します。

カルボニル α 置換反応

アルファ置換反応では、カルボニル基に隣接する位置にあるエノールまたはエノラート イオン中間体を介して、求電子試薬 E による水素原子の置換が必要です。

エノールは求核剤として作用し、アルケンのように求電子剤と反応します。これは、二重結合が電子に富んでいるためです。一方、エノールはアルケンよりも電子が豊富で反応性があります。これは、隣接する酸素上の孤立電子対の共鳴電子の供与によるものです。

ケト-エノール互変異性化

ケト - エノール互変異性は、有機化学におけるケト型 (ケトンまたはアルデヒド) とエノール (アルコール) の間の化学平衡です。お互いの互変異性体は、ケトとエノールの間に存在すると言われています.

2 つの形態の相互変換には、アルファ水素原子の移動と結合電子の再編成が必要です。したがって、異性は互変異性と見なされます。

結論

求電子剤 (電子対受容体) が化合物に結合した官能基を置換する方法は、求電子置換反応として知られています。

求電子置換は、多くのアレーン反応 (ベンゼン環を含む化合物) で発生し、求電子芳香族置換反応として知られています。脂肪族求電子置換応答は、求電子置換の他のナンバーワンの種類です。求電子置換応答には 3 つのステップが関係しています。