Reacciones de sustitución nucleofílica

Reacciones de sustitución nucleofílica se encuentran entre algunos de los

primeras reacciones cubiertos en un curso introductorio orgánica (1, 2).

Las reacciones SN1 y SN2 introducen los fundamentos de la orgánica

reactividad, que incluye los conceptos de nucleofilicidad

y electrofilia, acidez, reacciones de la competencia, los efectos de solventes,

y la síntesis. Típicamente, estas reacciones son la primera introducción

a los mecanismos de reacción y el efecto de ciertos factores sobre la

mecanismo de una reacción. Por ejemplo, el patrón de sustitución

del sustrato, la nucleofilicidad del nucleófilo, y el

disolvente puede causar todo el paso limitante de la sustitución

mecanismo sea bimolecular o unimolecular.

El experimento de sustitución utilizado previamente en la orgánica

laboratorio en esta universidad era un desplazamiento SN2 de

cloruro de bencilo con naftóxido de sodio en etanol para generar

naftil éter de bencilo (3). Aunque los estudiantes rutinariamente aislado

altos rendimientos de un producto cristalino, la reacción implicada

el uso de un lachrymator (cloruro de bencilo), que resultó ser

irritante para profesores y estudiantes. Por lo tanto, una nueva reacción SN2 era

diseñada para el laboratorio orgánico introductoria.

La mayor parte del primer semestre currículo laboratorio orgánica

en esta universidad consiste en enseñar a los estudiantes

realizar técnicas orgánicas básicas. Los estudiantes también se distinguen por qué

técnicas particulares tienen ventajas en diversas circunstancias.

Debido a que los estudiantes que aún no han sido expuestos a NMR o IR

análisis de los productos, la mayoría de los experimentos utilizan la fusión

punto para la confirmación producto. Las reacciones de sustitución son

introducido a principios del currículo orgánica y el laboratorio orgánico,

por lo que el objetivo principal del experimento es abordar

cómo la reacción se hace y por qué se realiza una determinada

camino. Cualquier nuevo experimento implementado en el laboratorio orgánico

debe cumplir con varios de los siguientes requisitos: poseer

un fácil de seguir el procedimiento; utilizar reactivos relativamente benignos (sin

lacrimógenos); tienen pocas reacciones competitivas; utilizar verde o

disolventes verdes,; procederá en los tiempos de reacción cortos (para permitir a los estudiantes

para completar el experimento) con altos rendimientos; y producir

productos sólidos para el análisis del punto de fusión.

fondo

Libros de texto orgánicos de laboratorio suelen tener un experimento

que compara las reacciones SN1 y SN2 sobre la base de la tasa de (4).

Por ejemplo, los sustratos que van a partir de cloruros de alquilo primarios

y bromuros a haluros terciarias y haluros aromáticos son tratados

con NaI en acetona tanto a temperatura ambiente y 50 ° C hasta que una

se forma un precipitado. El estudiante mide el tiempo que tarda el

precipitación que se produzca para cada reacción entonces lo compara con el

otros sustratos para sacar conclusiones sobre el efecto del sustrato

en la velocidad de las reacciones. Este es un excelente experimento que

permite a los estudiantes para hacer conclusiones sobre los factores que afectan

el mecanismo de sustitución, pero requiere el uso de lacrimógenos

en el laboratorio y no emplea el aislamiento del producto.

Un experimento de sustitución alternativa se informó por

Pace y Regmi que se centra en la cinética de la reacción de sustitución (5). La tasa se determina por conductividad, lo que permite

para una importante lección cinética. Estamos más interesados ​​que

nuestros estudiantes aislar y cuantificar los productos de sus reacciones

temprano en la secuencia orgánico.

Otros procedimientos de libros de texto utilizan alcoholes como sustratos para

la generación de haluros de alquilo (4, 6). Estos procedimientos sufren

a partir de la necesidad de utilizar un ácido fuerte para generar una buena partida

grupo de sustitución que se produzca. El análisis de estos productos es

difícil ya que muchos de los productos son líquidos bajo punto de ebullición y

deben ser analizados mediante técnicas que no han sido cubiertas

en el curso. El índice de refracción se utiliza a veces, pero los estudiantes

suelen tener dificultad para determinar índices de refracción debido a

pobres pureza o presencia de un disolvente adicional, que cambia el

propiedades de refracción del líquido (7).

Pastor y Stenzel contribuyeron un procedimiento a este

Diario para la síntesis de alquinos asimétricos por un SN2

de reacción (8). Aunque este es un experimento utilizando el excelente

estudiantes de proceso de descubrimiento y atractivas, que estaba demasiado involucrado para

nosotros realizamos razonable en 12 secciones diferentes de laboratorio. En

Además, el análisis de las técnicas requeridas (por ejemplo, 1

H RMN y

GC-MS) que no están cubiertos en nuestro curso de primer semestre cuando

la reacción de sustitución se introduce típicamente. El peligrosos

la naturaleza de algunos de los reactivos en este experimento hace que sea poco práctico

para los estudiantes de primer semestre orgánicos sin experiencia.

Un elegante síntesis de bupropión, que utiliza un SN2

reacción en la segunda etapa de la síntesis, se informó por

Perrine y compañeros de trabajo (9). Esta reacción es más adecuado para la

segundo semestre de nuestra secuencia orgánica basada en la avanzada

análisis del producto. Además, un lachrymator se forma como

...