Language
Country/Area
No result found
لماذا تمتلك الحلقات العطرية هذه القدرة الخاصة على استبدال بعضها البعض في الكيمياء؟ ما هو السر وراء ذلك؟
آلية التفاعل
تمثل آلية تفاعل الاستبدال العطري المحب للإلكترون بالرمز SEAr لهيوز-إنجولد، وتبدأ العملية الرئيسية بمهاجمة الحلقة العطرية للمحب للإلكترون E+. تؤدي هذه الخطوة إلى تكوين شكل رنين مشحون إيجابيا، وهو مركب σ العطري، والذي يشار إليه غالبًا باسم الوسيط ويلاند. يؤدي هذا الاختلال في موضع الشحنة إلى المساس بالقدرة العطرية، ومع ذلك، يفقد الوسيط الهيدروجين المتصل عن طريق استعادة القدرة العطرية.
لا يتم استبدال الهيدروجين فقط، بل قد تتساقط أيضًا جزيئات صغيرة أخرى أكثر تفاعلية مثل مجموعات التيتانيوم أو مجموعات الكربوكسيل في تفاعلات معينة لإعادة تأسيس العطرية.
تأثير البدائل
تتمتع البدائل بتأثير كبير على تفاعل الاستبدال المحب للإلكترون للحلقات العطرية. اعتمادًا على البدائل، يمكن تقسيم التغيرات الحفزية ومعدلات التفاعل إلى فئتين: المجموعات النشطة والمجموعات غير النشطة. تعمل المجموعة المنشطة على تثبيت الوسيط الكاتيوني المتشكل عن طريق التبرع بالإلكترونات مما يزيد من سرعة التفاعل، بينما تعمل المجموعة المعطلة على جذب الإلكترونات مما يجعل الوسيط غير مستقر ويقلل من سرعة التفاعل.
على سبيل المثال، يعد التولوين حلقة عطرية نشطة معروفة يمكنها التفاعل بسرعة في درجة حرارة الغرفة وفي حمض مخفف عند تعرضها للنترتة، ولكن المزيد من النترتة يتطلب ظروفًا أكثر صرامة.
انتقائية التفاعل ومعدله
تتأثر أيضًا الانتقائية الإقليمية لتفاعلات الاستبدال العطرية بالمستبدلات. تعمل بعض البدائل على تعزيز الاستبدال في مواضع أورثو أو بارا، في حين يفضل البعض الآخر الاستبدال في موضع ميتا. يمكن تفسير مفاهيم الانتقائية هذه من حيث هياكل الرنين ودورها في معدلات التفاعل. يتم عادةً ضبط البدائل المنشطة على أنها موجهة بشكل أورثو/بارا، بينما غالبًا ما يتم ضبط البدائل المعطلة على أنها موجهة بشكل ميتا.
تطبيق التفاعلات في المركبات المختلفة
في المركبات المختلفة، لا يقتصر الاستبدال المحب للإلكترون للحلقات العطرية على البنزين، بل ينطبق أيضًا على المركبات الحلقية غير المتجانسة المختلفة التي تحتوي على النيتروجين أو الأكسجين. على سبيل المثال، يتفاعل البيريدين بشكل أبطأ من البنزين بسبب طبيعة ذرة النيتروجين التي تجذب الإلكترونات. إن الحاجة إلى مسار استبدال أكثر تعقيدًا، مثل الأكسدة التي يتبعها التحويل إلى أكسيد البيريدين-N، يمكن أن يسهل التفاعل.
على الرغم من أن الاستبدال المباشر للبيريدين يكاد يكون مستحيلاً، إلا أنه يمكننا تنفيذ الاستبدال المحب للإلكترون بنجاح في بنيته من خلال وسائل غير مباشرة.
تفاعل الاستبدال المحب للإلكترون للحلقات غير البنزينية
بالمقارنة مع البنزين، فإن المركبات الحلقية غير المتجانسة المكونة من خمسة أعضاء والتي تحتوي على الأكسجين أو الكبريت مثل الفوران أو الثيوفين تكون أقل مقاومة للهجوم المحب للإلكترون لأن الذرات في هذه المركبات تحمل أزواج إلكترون غير مشتركة، مما يعمل على استقرار الوسيط الكاتيوني بشكل كبير. هذه الخصائص تجعلها ذات قيمة كبيرة للاستخدام في العديد من التفاعلات الاصطناعية.تفاعلات الاستبدال العطرية الانتقائية الدياستيرية المحبة للإلكترونات
بالنسبة للتوليف غير المتماثل في تفاعلات الاستبدال العطرية المحبة للإلكترونات، فإن انتقائية حالات الانتقال مهمة بشكل خاص. من خلال تغيير تناسق المحفز، يمكن تصميم مسارات اصطناعية ذات كيمياء فراغية محددة، مثل استخدام مسارات تحتوي على عوامل مساعدة كيرالية لتحسين الانتقائية الفراغية للتفاعل والحصول في النهاية على منتجات ذات نقاء عالي من حيث التماثل الفراغي.
خاتمةإن إمكانية استبدال الحلقات العطرية في الكيمياء العضوية تجعلها لبنة أساسية مهمة لكتابة التفاعلات الكيميائية. سواء من خلال الاستبدال التنشيطي البسيط أو التفاعلات الانتقائية الفراغية المعقدة، فإن الخصائص الكيميائية للحلقات العطرية توفر بلا شك إمكانيات متنوعة للتوليف الكيميائي. ومع ذلك، فإن إثبات ما إذا كانت هذه التفاعلات قادرة بالفعل على تحقيق التأثير المقصود يتطلب إجراء المزيد من التجارب. فهل يمثل هذا تحديًا كبيرًا لم يتم حله بعد في المجتمع الكيميائي؟
