10.12 : تحضير الكحولات عن طريق تفاعلات الاستبدال

Recall nucleophilic substitution reactions, where a functional group is substituted with another.

These reactions require an sp³-hybridized electrophile with a good leaving group and can be used to synthesize alcohols via an S_N1 or an S_N2 mechanism.

Primary alkyl halides, preferentially, undergo substitution reactions via the S_N2 mechanism with strong nucleophiles like sodium hydroxide to yield primary alcohols. The competing E2 elimination process gives an alkene as the minor product.

The synthesis of secondary alcohols from secondary alkyl halides via substitution is less favorable because competing elimination reactions lead to a mixture of alcohols and alkenes as the final products.

In the synthesis of tertiary alcohols, tertiary alkyl halides undergo substitution reactions via the S_N1 mechanism with weak nucleophiles like water.

However, if water is replaced with a strong nucleophile like sodium hydroxide, the tertiary substrate favors the E2 reaction, producing an alkene.

If the tertiary halide is chiral, then an S_N1 reaction gives a racemic mixture of tertiary alcohols.

The competing elimination reaction can be minimized by applying a relatively low temperature for the synthesis of alcohols in a weak base or neutral medium.

نظرة عامة

يمكن تصنيع الكحوليات من هاليدات الألكيل عن طريق تفاعلات الإحلال النيوكليوفيلي. إن رابطة الهالوجين الكربوني القطبية للغاية في الركيزة تجعل الهاليد مجموعة مغادرة جيدة. يمكن لأيون الهيدروكسيد أو الماء أن يعمل بمثابة نيوكليوفيل ليحل محل الهاليد ويشكل كحول. تحدث تفاعلات الاستبدال عبر مسارين مختلفين للتفاعل، S_N1 أو S_N2، اعتمادًا على طبيعة الكربون المرتبط بالهاليد.

يتم تصنيع الكحولات الأولية من هاليدات الألكيل الأولية، ويستمر التفاعل عبر آلية S_N2. يهاجم النيوكليوفيل الكربون الحامل للهالوجين من الجانب المقابل لرابطة الكربون والهالوجين. ومع ذلك، في وجود نواة قوية، يحدث تفاعل الإقصاء التنافسي أيضًا.

الشكل_1: التفاعلات المتوازية لـ 1-بروموبوتان في منتجات الاستبدال ومنتجات الإزالة (استخراج البروتون).

لا يُفضل تصنيع كحولات ثانوية من هاليدات الألكيل الثانوية عبر تفاعل الاستبدال حيث يتم تكوين خليط من المنتجات من طرق تفاعل S_N2 وE2 المتنافستين.

الشكل_2: التفاعلات المتوازية لـ 2-برومو-3-ميثيلبوتان في منتجات الاستبدال ومنتجات الإزالة (استخراج البروتون).

تخضع هاليدات الألكيل الثلاثية لتفاعل S_N1 مع قاعدة ضعيفة مثل الماء لإنتاج كحولات ثالثية مع الألكين كمنتج ثانوي بسبب تفاعل إزالة E2 المنافس.

الشكل_3: التفاعلات الموازية لهاليدات الألكيل الثالثية مع منتجات الإزالة والاستبدال.

إذا تم استخدام نيوكليوفيل قوي مثل هيدروكسيد الصوديوم، فإن تفاعل E1 يهيمن على S_N1.

تحدد طبيعة المادة المتفاعلة الكيمياء المجسمة للمنتج المتكون. إذا كان الهالوجين الموجود في هاليد الألكيل متصلاً بذرة كربون كايرالية، فإن الكحول الناتج يكون عبارة عن خليط من اثنين من مُصاوِغٌ مِرْآتِيّ (الإنانتيومرات).

الشكل_4: تفاعل الاستبدال على كربون غير متماثل لإنتاج خليط راسيمي من الكحولات النشطة بصريًا كمنتج

Tags

Alkyl Halides Nucleophilic Substitution Reactions Leaving Group Hydroxide Ion Water Alcohol Synthesis SN1 Mechanism SN2 Mechanism Primary Alcohols Primary Alkyl Halides Strong Nucleophile Elimination Reaction Secondary Alcohols Secondary Alkyl Halides Mixture Of Products E2 Reaction Route Tertiary Alkyl Halides Weak Base Alkene Production

From Chapter 10:

article

Now Playing

10.12 : تحضير الكحولات عن طريق تفاعلات الاستبدال

Alcohols and Phenols

5.7K Views

article

10.1 : هيكل وتسميات الكحول والفينولات

Alcohols and Phenols

16.3K Views

article

10.2 : الخصائص الفيزيائية للكحول والفينولات

Alcohols and Phenols

14.0K Views

article

10.3 : حموضة وقاعدية الكحول والفينولات

Alcohols and Phenols

18.6K Views

article

10.4 : تحضير الكحول عن طريق تفاعلات الإضافة

Alcohols and Phenols

6.1K Views

article

10.5 : الجفاف المحفز بالحمض من الكحول إلى الألكينات

Alcohols and Phenols

19.2K Views

article

10.6 : الكحول من مركبات الكربونيل: التخفيض

Alcohols and Phenols

10.2K Views

article

10.7 : الكحوليات من مركبات الكربونيل: تفاعل جرينارد

Alcohols and Phenols

5.3K Views

article

10.8 : حماية الكحول

Alcohols and Phenols

7.2K Views

article

10.9 : تحضير الديولات وإعادة ترتيب البيناكول

Alcohols and Phenols

3.3K Views

article

10.10 : تحويل الكحول إلى هاليدات الألكيل

Alcohols and Phenols

7.1K Views

article

10.11 : أكسدة الكحول

Alcohols and Phenols

12.8K Views

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved