Hlavní obsah
Příprava alkylhalogenidů z alkoholů
Jak přeměnit alkohol na alkylhalogenid. Tvůrce: Jay.
Chceš se zapojit do diskuze?
Zatím žádné příspěvky.
Transkript
V tomto videu se naučíme připravovat
halogenalkany z alkoholů. Začneme tímto alkoholem vlevo
a přidáme SOCl₂, což je thionyl chlorid, a také přidáme pyridin. Bude docházet k substituci
OH skupiny za atom chloru. Tato reakce probíhá
mechanismem SN₂, což znamená, že k reakci dojde
pouze s primárním a sekundárním alkoholem. Dále dojde inverzi konfigurace,
pokud reaktant obsahuje centrum chirality. Podíváme se na mechanismus reakce. Začneme alkoholem. Atom kyslíku musí
nějakým způsobem odstoupit. Ale víme, že OH skupina
je špatně odstupující skupinou. Proto můžeme pomocí thionyl chloridu
převést OH skupinu na dobře odstupující. Naznačíme zde strukturu
thionyl chloridu. Mezi atomem síry a atomem
kyslíku máme dvojnou vazbu. Síra má také vazbu s chlorem. Přidáme volné elektronové
páry na atom chloru. Spočítáme elektrony na atomu síry
a zjistíme, že dva elektrony ještě chybí. Jelikož je síra ve třetí periodě,
tak může porušovat oktetové pravidlo. Volný elektronový pár kyslíku
vytvoří vazbu s atomem síry, proto se tyto elektrony
přemístí na tento horní kyslík. Pojďme nakreslit, co získáme
po tomto prvním kroku reakce, ve kterém jsme vytvořili
novou vazbu kyslík-síra. Tento kyslík má také
vazbu s vodíkem. Jeden volný elektronový pár
vytvořil novou vazbu, druhý volný elektronový pár
zbývá na svém místě. Proto na kyslíku se vytvořil
formální náboj plus jedna. Tento horní kyslík,
který má vazbu se sírou, měl dva volné
elektronové páry. Pak si převzal další elektronový pár,
čímž získal formální náboj minus jedna. Tato síra má pořád vazbu s chlorem. Nakreslíme to tam. A dále dokreslíme zbývající
volný elektronový pár na atomu síry. V dalším kroku mechanismu dojde ke
změně dvojné vazby mezi kyslíkem a sírou. Tyto elektrony kyslíku přejdou sem. A tyto elektrony vazby síra-chlor
přejdou na tento atom chloru. Nakreslíme další reakční meziprodukt, ve kterém pořád máme
vazbu kyslíku s vodíkem a pořád máme na kyslíku
formální náboj plus jedna. Atom síry má dvojnou vazbu s kyslíkem,
na kterém jsou dva volné elektronové páry. Síra má vazbu pouze
s jedním atomem chloru, protože druhý atom chloru odstoupil. Pojďme nakreslit tento atom choru. Jeden z těchto chlorů odstoupil
ve formě záporně nabitého aniontu. Na atomu síry pořád zůstává
jeden volný elektronový pár. V tomto reakčním
kroku přichází pyridin. Nakreslíme strukturu pyridinu. Vypadá jako benzenový kruh
s tím rozdílem, že má atom dusíku a má vlastnosti báze. Tento dusík má volný elektronový pár. Tento elektronový pár působí
jako Brønstedova–Lowryho báze a přijímá proton z tohoto kyslíku. Proto tyto elektrony budou
přesunuty zpět na tento kyslík. Posuneme se dál, protože
budeme potřebovat více místa, a nakreslíme výsledek
tohoto reakčního kroku. Máme uhlík,
který má vazbu s kyslíkem. Atom kyslíku má teď
dva volné elektronové páry. Dále máme atom síry s jedním volným
elektronovým párem a atom chloru. Teď jsme připravili
lepší odstupující skupinu. Je to lepší odstupující skupina,
než na začátku reakce byla OH skupina. Reakce probíhá mechanismem SN₂. Víme, že vazba
uhlík-kyslík je polarizována. Kyslík má větší elektronegativitu,
a proto nese částečný záporný náboj. Proto uhlík nese částečný kladný náboj. Podíváme se na náš SN₂ mechanismus. Nukleofilem je tento chloridový anion,
který vznikl během předchozích kroků. Je nukleofilem a bude atakovat
tento částečně kladný uhlík. Jako klasický SN₂ mechanismus. Protože chloridový anion atakuje,
zbytek molekuly vpravo bude odstupovat. Tyto purpurové
elektrony přejdou sem, tyto elektrony přejdou
na tento atom chloru. Nakreslíme produkt a ukážeme,
že atom chloru je teď navázaný na uhlík. Vpravo po přesunu elektronů
dojde ke vzniku oxidu siřičitého. Vznikne SO₂. Kromě SO₂ vznikne i chloridový anion. A to je poslední
krok reakce. Provedli jsme substituci
OH skupiny za atom chloru a získali jsme alkyl halogenid. Je to dobrý způsob tvorby
alkyl halogenidů z alkoholů. Podíváme se
na konkrétní příklad. Vezmeme něco, jako je ethanol. Budeme provádět reakci ethanolu s thionyl
chloridem v přítomnosti pyridinu. Dojde k substituci OH
skupiny za atom chloru. Výchozí látkou je primární alkohol. To je nejlepší substrát
pro SN₂ substitucí, protože má nejmenší sterické pnutí. Nemusíme přemýšlet o stereochemii,
protože nemáme žádná centra chirality. Podíváme se na způsob
syntézy alkyl bromidu. Předtím jsme se zabývali
tvorbou alkyl chloridů. Podíváme se na obecnou
reakci vzniku alkyl bromidu. Toto je výchozí alkohol, který bude reagovat
s bromidem fosforitým, PBr₃. OH skupina bude odstupovat,
a místo ní přijde atom bromu. Tato reakce bude také
probíhat mechanismem SN₂. Tedy probíhá pouze na primárních
a sekundárních alkoholech a bude docházet k inverzi
konfigurace na centrech chirality, pokud centra chirality jsou přítomná. Takže znovu máme SN₂ mechanismus. A znovu budeme převádět OH skupinu
pomoci bromidu fosforitého na lépe odstupující skupinu. Pojďme nakreslit chybějící
volné elektronové páry. Máme bromid fosforitý. Nakreslíme jeho strukturu. Zde máme atomy bromů
s volnými elektronovými páry. A jsou tři. Nakreslíme tyto elektronové páry. Musíme ještě přidat
dva valenční elektrony, proto přidáme je
na atom fosforu. První krok reakce je stejný
jako v mechanismu předtím. Volný elektronový pár na kyslíku
vytvoří novou vazbu kyslík-fosfor. Proto se tyto elektrony přemístí
na jeden z atomů bromu, například na tento. Nehraje roli,
který brom zvolíme. Ukážeme výsledek tohoto kroku, ve kterém vznikla nová vazba
mezi kyslíkem a fosforem. Kyslík má pořád vazbu s vodíkem. Také na kyslíku zůstává
jeden volný elektronový pár, proto kyslík nese
formální náboj plus jedna. Atom fosforu teď má vazbu
pouze se dvěma atomy bromu. Ukážeme si to. Nakreslíme dva atomy bromu a také přidám volný
elektronový pár na atom fosforu. Atom bromu odstoupil
ve formě bromidového aniontu. Takže sem nakreslíme
ten bromidový anion. Připravili jsme lepší odstupující skupinu,
než byla OH skupina. Celý zbytek molekuly vpravo
je lepší odstupující skupina než OH. Připomínám,
že dochází k SN₂ mechanismu. Tento uhlík je elektrofilem. Záporně nabitý bromidový
anion je nukleofilem. Dojde k nukleofilnímu ataku, a proto dojde k přemístění
těchto elektronů sem na kyslík. Pojďme nakreslit produkty reakce
a ukázat výsledek této substituce. Atom bromu je
teď vázaný na uhlík. V druhém produktu dojde
ke vzniku vazby kyslík-vodík a vazby mezi kyslíkem a fosforem. Fosfor je dále vázán
se dvěma bromy. Získali jsme alkyl bromid. Ukážeme jeden rychlý příklad. Začneme molekulou ethanolu. A chceme převést tento
ethanol na ethylbromid. Budeme znovu používat bromid fosforitý. Dojde k substituci OH skupiny
za atom bromu. Je to jeden ze způsobů tvorby
alkyl halogenidů z alkoholů.