Описание количественных эффектов заместителей и реакционной способности.
ВВЕДЕНИЕ
За последнее десятилетие компьютерные технологии сделали колоссальный шаг вперед, позволяя извлекать, хранить и передавать химическую информацию с невероятной эффективностью. Новые методы анализа и синтеза ДНК, направленной мутации и изоляции протеинов, а также современные технологии компьютерного моделирования молекулярных процессов, включая высокоточную кристаллографию, ЯМР-технологии и лазерную спектроскопию, привели к революционным открытиям в области молекулярной генетики. В результате химия стала настоящей наукой о жизни, расширив границы своих возможностей до ранее недостижимых пределов.
Актуальность работы. Связь строения органических и элементоорганических соединений с их реакционной способностью является одним из фундаментальных вопросов химии. Проблема количественного определения соотношений «структура -свойство» была и остается наиболее актуальной в теоретической химии.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ3
Глава 1. Основные понятия о заместителях, их эффектах и реакционной способности органических молекул5
1.1. Понятия о заместителях и их эффектах5
1.2. Влияние заместителей на реакционную способность бензольного кольца10
Глава 2. Количественное описание эффектов заместителей и реакционной способности13
2.1. Биография Луиса Плака Гаммета13
2.2. Количественные представления о влиянии эффектов заместителей на реакционную способность молекулы14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ27
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Грандберг, И. И. Органическая химия. Учебник / И.И. Грандберг, Н.Л. Нам. - М.: Юрайт, 2015. - 608 c.
2. Илиел, Э. Основы органической стереохимии / Э. Илиел. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2014. - 576 c.
3. Исляйкин, М.К. Теория химико-технологических процессов органического синтеза. Механизмы органических реакций: учеб. пособие / М.К. Исляйкин; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2016. – 129 с.4. Петров, А. А. Органическая химия / А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. - М.: Высшая школа, 2017. - 600 c.
5. Смит М. Органическая химия Марча. Реакции, механизмы, строение: углубленный курс для университетов и химических вузов: в 4 т. Т. 1 / М. Смит; пер. с англ. — 2-е изд. — М.: Лаборатория знаний, 2020. — 458 с.: ил.
6. Травень В. Ф. Органическая химия [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов: в 3 т. Т. I / В. Ф. Травень. — 4-е изд. (эл.). — Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 401 с.). — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015.
7. Черкасов, А. Р. Трехмерный корреляционный анализ - новый способ количественного описания эффектов заместителей в химии органических и элементоорганических соединений: дис. … д. хим. наук: 20.00.08 / А. Р. Черкасов. – Казань, 2000. – 37 с.
8. Влияние заместителей на реакционную способность бензольного кольца [Электронный ресурс]: [сайт] Режим доступа: https://studfile.net/preview/3852782/page:33/ (дата обращения 15.05. 2023)9. Нобелевские нелауреаты [Электронный ресурс]: [сайт] Режим доступа: https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/433488/Nobelevskie_nelaureaty?ysclid=lhtgepdndu201086598 (дата обращения 15.05. 2023)
10. Основные понятия о реакционной способности органических молекул [Электронный ресурс]: [сайт] Режим доступа: https://studfile.net/preview/1725343/ (дата обращения 13.05. 2023)
11. Уравнение Гаммета. Корреляционные зависимости. Корреляционный анализ [Электронный ресурс]: [сайт] Режим доступа: https://studopedia.ru/2_33519_uravnenie-gammeta-kor
Например, для нитрования бензола необходима смесь 50-% азотной и концентрированной серной кислот и температура 60 оС; для такой же степени нитрования нитробензола необходимы более жесткие условия: температура 90 оС и смесь 100-% азотной и концентрированной серной кислот. Это означает, что реакционная способность нитробензола ниже, чем бензола.[8]
Рассмотрим причину различного влияния заместителей на реакционную способность кольца.
В медленной стадии электрофильного замещения образуется карбокатион - s-комплекс. Те факторы, которые стабилизируют карбокатион, должны стабилизировать и активированный комплекс АК1, ведущий к его образованию. Стабилизация активированного комплекса означает уменьшение энергии активации медленной стадии, а следовательно, увеличение скорости замещения. И наоборот, те факторы, которые дестабилизируют s-комплекс, должны дестабилизировать и активированный комплекс, а значит, и уменьшать. [8]
Группы, стабилизирующие карбокатион (s-комплекс)