Cтраница 3
В приведенном примере гидролиза сложного эфира имидазол, образуя водородную связь с молекулой воды, повышает ее нуклеофильную активность. Кроме того, переход протона в тетраэдрическом интермедиате от имидазолий-катиона к атому кислорода спиртового остатка способствует отщеплению хорошо уходящей группы - молекулы спирта. [31]
Корреляции функций кислотности могут означать, что механизмы кислотного гидролиза гидроксамовых кислот и амидов близки ( ср. Это указывает, что реакция проходит через тетраэдрический интермедиат. [32]
С 1971 г. Делоншам развивал новую стереоэлектронную теорию, в которой точная конформация тетраэдрического интерме-диата играет основную роль. Другими словами, стереохимия и ионное состояние тетраэдрического интермедиата, ориентация свободных электронных пар и относительные энергетические барьеры расщепления и молекулярного вращения являются ключевыми параметрами в стереоэлектронно-контролируемом расщеплении тетраэдрического интермедиата, образующегося при гидролизе амидов и эфиров. Постулировано, что точная конформация тетраэдрического интермедиата передается продукту реакции и что специфическое разложение такого интермедиата контролируется ориентацией свободных электронных пар гетероатомов. [33]
Однако в отличие от ацетани-лидов в случае N-ариллактамов наблюдается только зависимость первого порядка от НО - даже при высоких значениях рН, что привело к заключению [220] что образование тетраэдрического интер-медиата всегда является стадией, лимитирующей скорость процесса. Отсюда следует, что как образование, так и распад тетраэдрического интермедиата, должны ускоряться за счет углового напряжения. [34]
Так, из оригинальных экспериментов по обмену 18О следует, что тетраэдрические интерме-диаты образуются, хотя и необязательно на координате реакции, и кинетическими экспериментами показано, что реакция происходит через образование интермедиата, хотя и необязательно тетраэдрического. Результаты, полученные Бендером и Хеком, ясно демонстрируют, что тетраэдрический интермедиат образуется и что он лежит на координате реакции. [35]
Эта реакция характеризуется нуклеофильным катализом соседней карбоксильной группой, в результате чего через тетраэдрический интермедиат возникает пя-тичленный циклический ангидрид. Образование пятичленного кольца из тетразамещенного этилена ( 82) ослабляет нековалент-ные взаимодействия между четырьмя копланарными группами наподобие того, как это имеет место в обсуждавшихся выше реакциях 1 2 3 4-тетразамещенных бензолов. В случае ( 80) ангидрид и ведущее к нему переходное состояние более напряжены, чем основное состояние, так как заместители при двойной связи, зндоцикличные относительно пятичленного цикла, в данном случае раздвигаются а а в ( 80) составляют около 130, и для образования второго пятичленного цикла должны быть вынужденно сближены. Данные табл. 24.1.5. ясно показывают, как напряжение этого типа влияет на энтальпию активации. Энтропии активации в этом ряду изменяются лишь в незначительной степени и более благоприятны для менее реакционно-способных соединений. [36]
Механизм этой реакции подобен сложноэфирной конденсации Кляйзена ( гл. Анион ДМСО ( димсиланион) первоначально присоединяется по карбонильной группе сложного эфира с образованием анионного тетраэдрического интермедиата. Этот интермедиат стабилизируется в результате отщепления эти-лат-иона с образованием 1 3-кетосульфоксида. [37]
Механизм этой реакции подобен сложноэфирной конденсации Кляйзена ( гл. Анион ДМСО ( димсиланион) первоначально присоединяется по карбонильной группе сложного эфира с образованием анионного тетраэдрического интермедиата. Этот интермедиат стабилизируется в результате отщепления этилат-иона с образованием 1 3-кетосулъфоксида. Второй эквивалент димсиланиоиа переводит их в сопряженный анион, протонирование аниона с помощью минеральной кислоты регенерирует 1 3-кетосульфоксид. [38]
Если водород в связи N - Н замещен па алкильпую группу, как в случае остатка пролина, этот заместитель слишком близко подходит к имидазолыюму кольцу His-57. Следовательно, дипеп-тид, содержащий остаток пролина, не гидролизуется а-химотрип-сином, потому что стерические затруднения препятствуют образованию тетраэдрического интермедиата. [39]
В связи с этим гидролиз неактивированных соединений, таких как алкиламиды, требует температуры около 100 С. Общепринято, что гидролиз, катализируемый НО -, является многостадийным процессом [ схема ( 124) ], в котором стадия распада тетраэдрического интермедиата ( стадия k2 или kz) до продуктов является стадией, определяющей скорость процесса. [40]
Чрезвычайно интересная и своеобразная особенность реакции Канниццаро состоит в том, что при перемещении гидрид-иона не происходит обмена со средой. Это обстоятельство, по-видимому, указывает на то, что перенос гидрид-иона осуществляется внутримолекулярно в комплексе, образованном альдегидом и одно - или двузарядным анионом тетраэдрического интермедиата. Эти данные находятся в согласии с механизмом, при котором перенос гидрид-иона осуществляется в циклическом шестизвениом переходном состоянии, где катион металла связывает оба органических лиганда. [41]
Для реакций нуклеофильного замещения у ер2 - гибридного ацильного атома углерода реализуется двухстадийный механизм присоединения - отщепления. В первой стаднн нуклеофильный агент присоединяется к производному карбоновой кислоты с образованием заряженного ( для анионного нуклеофильного агента) или бетаниа ( для нейтрального нуклеофильного агента) тетраэдрического интермедиата. Во второй стаднн от этого интермедиата отщепляется в виде аниона или нейтральной молекулы уходящая группа Z и образуется конечный продукт замещения. [42]
С 1971 г. Делоншам развивал новую стереоэлектронную теорию, в которой точная конформация тетраэдрического интерме-диата играет основную роль. Другими словами, стереохимия и ионное состояние тетраэдрического интермедиата, ориентация свободных электронных пар и относительные энергетические барьеры расщепления и молекулярного вращения являются ключевыми параметрами в стереоэлектронно-контролируемом расщеплении тетраэдрического интермедиата, образующегося при гидролизе амидов и эфиров. Постулировано, что точная конформация тетраэдрического интермедиата передается продукту реакции и что специфическое разложение такого интермедиата контролируется ориентацией свободных электронных пар гетероатомов. [43]
Эффекты заместителей могут проявляться на разных стадиях механизма гидролаза сложного эфира. Гидролиз ускоряется в присутствии электронб-акцепторных заместителей как в аднльной группе, так и в алкокси-груипе сложного эфира. Так как тетраэдрический интермедиат, определяющий скорость реакции, заряжен отрицательно, то его, как и приводящее к его образованию переходное состояние, будут стабилизовать электроноакцепторные заместители. В основном на стабилизацию оказывает влияние индуктивный эффект, который уменьшается по мерс удаления заместителя от карбонильной группы. Если карбонильная группа находится в сопряжении с электронодонорной группой заместителя, например л-метоксифенильной, то из-за преимущественной стабилизации основного состояния реакционная еггособноегь будет уменьшаться. Кроме того, заместители, присутствующие в алкоксигруппе, оказывают - влияние на направление распада тетраэдрнческого ннгерме-диата: возврат к исходному сложному эфиру вследствие потери гид-рокевда или же образования продукта с потерей алкоксида. Стабилизация алкоксид-иоиа электропоакцепторными заместителями сдвигает распад в сторону, благоприятствующую образованию продуктов гидролиза, н приводит к увеличению суммарной скорости. По этой причине при гидролизе в присутствии оснований обмен карбонильного кислорода с растворителем в том случае, когда алковсигруппа является хорошо уходящей ( слабо основной) группой, не происходит. В частности, это показано для сложных зфиров фенолов. Поскольку фенолы являются гораздо более сильными кислотами, чем простые спирты, их сопряженные основания оказываются лучшими уходящими группами, чем простые алкоксигруппы. [44]
Все пять функциональных групп в случае их расположения в активных центрах ферментов могут выступать в роли нуклеофи-лов. Они, как было показано, могут также действовать как нуклео-фильные катализаторы в соответствующих модельных системах. В противном случае тетраэдрический интермедиат ( 3) будет просто распадаться на исходные вещества. [45]