51129 Obraz5 (75)

86

W tej reakcji anion OH" działa jak zasada i przyłącza atom wodoru. Zakrzywione strzałki pokazują miejsca ataku na cząsteczkę chloroetanu.

Karboanionami nazywamy jony z ładunkiem ujemnym przy atomach węgla.

Eliminacja HX ze związków halogenoorganicznych podlega tym samym ograniczeniom, co podstawienie nukleofilowe. Reakcje zachodzą łatwo gdy atom fluorowca jest przy atomie węgla o hybrydyzacji sp³ a bardzo trudno, gdy fluorowiec jest połączony z pierścieniem aromatycznym lub z atomem węgla, tworzącym wiązanie podwójne.

Ćwiczenie 5.2. Jakich produktów oczekujesz w wyniku reakcji 2-chloro-l-{3-chlorofenylojetanu z jonami wodorotlenowymi? Uwzględnij konkurencję podstawienia i eliminacji.

Cl

2-chloro-1 -(3-chlorofenylo)etan

Uwaga: nie trzeba pamiętać tej nazwy ani tego wzoru. Wystarczy rozumieć takie nazwy i umieć rozwiązywać problemy patrząc na wzory związków.

5.5. Chlorowanie toluenu

Dotychczas omówiliśmy rodnikowe podstawienie w związkach nasyconych oraz jonowe reakcje elektro filo wego przyłączenia do wiązań podwójnych, elektro filo wego podstawienia w pierścieniu aromatycznym i reakcje eliminacji. Wspomnieliśmy też o podstawieniu nukleofilowym. Jest rzeczą godną uwagi, że większość przemian związków organicznych sprowadza się do tych kilku podstawowych reakcji. Dlatego opłacą nam się nasze wycieczki w stronę mechanizmów reakcji, bo łatwiej będziemy mogli zrozumieć, dlaczego i jak reagują związki organiczne. Druga korzyść polega na tym, że łatwiej jest się uczyć, gdy wśród licznych reakcji, jakie trzeba poznać, odnajdujemy elementy wspólne dla wielu z nich.

Prostym przykładem reakcji, której nie można zrozumieć bez wiedzy o mechanizmach reakcji, jest chlorowanie toluenu. W cząsteczce toluenu występuje aromatyczny pierścień benzenowy i alifatyczna grupa metylowa. Toluen ulega chlorowaniu w pierścieniu albo w grupie metylowej, ale nigdy w obu tych miejscach jednocześnie:

chlorek benzylu

Cl

p-chlorotohien o-chlorotoluen

O miejscu chlorowania toluenu decydują warunki w jakich reakcja jest przeprowadzana. Gdy eksperymentator chce chlorować toluen w grupie metylowej, to>stosuje warunki reakcji rodnikowej ponieważ wie, że grupa metylowa jest alifatycznym fragmentem cząsteczki toluenu a węglowodory alifatyczne reagują z chlorem tylko według mechanizmu rodnikowego. Chlorowanie w grupie metylowej wykonuje się zatem przy naświetlaniu, bo światło inicjuje reakcję rodnikową.

Gdy chcemy chlorować toluen w pierścieniu, to trzeba spowodować, żeby cząsteczki Cfe nabrały własności elektrofilowych, czyli żeby przy atomie chloru pojawił się ładunek dodatni. Cząsteczki chloru są niepolame, ale można je polaryzować przez dodanie związków takich, jak FeCh albo AICI3. W skrajnym przypadku polaryzacja prowadzi aż do utworzenia kationów

cr=

AICI3 + Cl₂

Cl⁺ + aici;