Третбутилхлорид. Бутилхлорид. Мономолекулярное (Sn1) и бимолекулярное (Sn2) замещение.

Введение

В органическом синтезе спирты довольно часто являются исходными веществами в лабораторных синтезах алкилгалогенидов. Алкилгалогениды из спиртов чаще всего получают действием галогеноводородов, тионилхлорида, пентахлорида или пентабромида фосфора.

Первичные спирты (не аллильные или бензильные!) реагируют по механизму бимолекулярного замещения (Sn2), все остальные спирты реагируют преимущественно по одномолекулярному механизму (Sn1).

Методика синтеза трет-бутилхлорида. Sn1 реакция.

Методика №1

В делительную воронку помещают 10 г трет-бутилового спирта и 35 мл конц. соляной кислоты. Смесь встряхивают в течение 20 минут и дают расслоиться. Верхний слой отделяют, промывают 5%-ным раствором NaHCO3, затем водой до нейтральной реакции. Высушивают над CaCl2 и перегоняют. Выход 11 г (89%). Т. кип. 49,5-52оС. nD20 1.3850.

Синтезы органических препаратов. В 12 сб. – М.: ИЛ; Мир, 1949–1964, сб.1. с. 482

Методика №2

Добавляем 60 мл. концентрированной соляной кислоты (предварительно охлажденной до 0-5°С) и 20 мл. трет-бутилового спирта в делительную воронку. Встряхиваем каждые несколько минут в течение 25 минут. Даем смеси отстояться 10 мин. Отделяем нижний водный слой, органический слой промываем последовательно 15 мл. холодной воды, 15 мл.  5% холодного раствора гидрокарбоната натрия и снова 15 мл. холодной воды.

Добавляем 4-5 грамма хлорида кальция в делительную воронку и встряхиваем несколько раз. Аккуратно переносим трет-бутилхлорид в круглодонную колбу на 50 мл. для перегонки.  Перегоняем при атмосферном давлении, собираем фракцию 48-53°С в тарированную емкость. Взвешиваем продукт, считаем % выход, подписываем емкость и сдаем преподавателю.

Organic Chemistry: An Experimental Approach by James S. Swinehart p. 161

Список вопросов

Теория химических реакций
  1. Почему первичные спирты реагируют по механизму бимолекулярного замещения, тогда как вторичные и третичные преимущественно по мономолекулярному?
  2. Объясните исключения в механизме реакции аллильного и бензильного спиртов.
  3. Какая наиболее вероятная побочная реакция в синтезе трет-бутилхлорида? В более подробной методике №2 описаны способы предотвращения протекания побочных реакций. Найдите их и поясните свой ответ.
  4. Почему при выделении продукта промывка осуществляется раствором гидрокарбоната, а не карбоната натрия? Разумно ли использовать раствор гидроксида натрия?
  5. Расположите реагенты по увеличению скорости реакции с трет-бутиловым спиртом и н-бутиловым спиртом: хлороводород, бромоводород, йодоводород. Поясните свой ответ.
  6. Как изменится скорость реакции с трет-бутиловым спиртом, если концентрированную соляную кислоту разбавить в два раза? А в реакции с н-бутиловым спиртом?
  7. Почему на реакции мономолекулярного замещения не влияет сила нуклеофила? Поясните ответ, используя понятия лимитирующих стадий механизма.
  8. В каких растворителях лучше проводить реакции мономолекулярного, а в каких бимолекулярного замещения? Поясните ответ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *