Аммиачная вода как нуклеофил

Вопросы, связанные с химией вообще. Вы можете задать здесь свой вопрос, и мы постараемся на него ответить.
General chemical questions go here
Ответить
Аватара пользователя
Formalinum
Сообщения: 1573
Зарегистрирован: Вс окт 24, 2004 4:28 am
Контактная информация:

Аммиачная вода как нуклеофил

Сообщение Formalinum » Ср май 25, 2005 3:10 am

Имеем водный аммиак (насыщенный раствор аммиака в воде).
Очевидно, что раствор содержит два нуклеофила - аммиак и гидроксид-ионы. А вот кто из них будет доминирующим нуклеофилом в реакциях замещения? Что больше в аммиачной воде: концентрация гидроксид-ионов или концентрация аммиака?
Иначе говоря, что будет продуктом реакции, скажем, при раскрытии катиона N,N-диалкилазиридиния аммиачной водой - N,N-диалкил-2-аминоэтанол-1 или N,N-диалкил-1,2-диаминоэтан? Вот над этим и парюсь... :?
Заранее спасибо :)
Всяко бывает...

Аватара пользователя
slavert
Сообщения: 6688
Зарегистрирован: Сб янв 17, 2004 12:28 am

Сообщение slavert » Ср май 25, 2005 3:41 am

Вообще говоря, раствор аммиака в воде содержит в основном аммиак (вероятно сольватированный) и воду. Константа диссоциации 1.8*10-5. То есть ионов аммония и гидроксидов в этой чаче весьма мало.
Учитывая классический пример с этиленом и бромной водой, и если еще там механизм похожий, наверное стоит полагать что вероятно будет преобладать N,N-диалкил-1,2-диаминоэтан - то есть цикл будет раскрывать аммиак, посколько его в растворе много больше, чем гидроксидов - а вообще наверное лучше просто взять этот N,N-диалкилазиридиний и насытить газообразным аммиаком - а то может там получится просто неразделяемая помойка с аммиачной водой

Аватара пользователя
ChemNavigator
Сообщения: 2136
Зарегистрирован: Пт янв 28, 2005 3:02 am

Сообщение ChemNavigator » Ср май 25, 2005 6:06 am

Концентрация гидроксид-ионов в аммиачной воде характеризует его (аммиака) основность, т.е. сродство к протону (как к жёсткому акцептору).

В реакциях нуклеофильного замещения основную роль играет не основность, а нуклеофильность - сродство к более мягким, чем протон, акцепторам. В этом смысле аммиак и амины - гораздо более сильные нуклеофилы, чем гидроксид-ион.
Поэтому в данном случае в реакцию будет в основном вступать NH3.

Аватара пользователя
Phobos
Сообщения: 6935
Зарегистрирован: Чт авг 12, 2004 9:24 am

Сообщение Phobos » Ср май 25, 2005 7:18 am

Трихлороацетил хлорид бодро гидролизуется водой, но если добавлять его в водный раствор аммиака, то получается исключительно амид, а не кислота. То есть нуклеофильность аммиака гораздо больше.
Кстати, а как получить катион именно на азиридине в присутствии большого избытка аммиака? Может все закончится образованием аммониевой соли, если реакция раскрытия медленнее реакции обмена?
Wodka trinkt man pur und kalt, das macht hundert Jahre alt!

Cherep
Сообщения: 23438
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Сообщение Cherep » Ср май 25, 2005 7:39 am

Реакция этиленоксида и водного раствора аммиака приводит к смеси этаноламинов (94% выход). Препаративная органическая химия, М: Химия, 1959, стр. 404.

Это если про водный раствор аммиака, а про соли не знаю.

Аватара пользователя
Satyros
Сообщения: 1934
Зарегистрирован: Чт мар 06, 2003 11:06 am

Сообщение Satyros » Ср май 25, 2005 11:24 pm

Я бы сказал, что углерод в катионе азиридиния имеет мягкий характер, стало быть его сродство к мягкому аммиаку выше, чем к жёсткому гидроксилу.

А насколько легко такие катионы раскрываются простой водой?
Те, кто уцелеют, расскажут, как всё было замечательно.

Аватара пользователя
Formalinum
Сообщения: 1573
Зарегистрирован: Вс окт 24, 2004 4:28 am
Контактная информация:

Сообщение Formalinum » Ср май 25, 2005 11:38 pm

Спасибо огромное всем, а то я было подсел на измену :)
Phobos писал(а):Кстати, а как получить катион именно на азиридине в присутствии большого избытка аммиака? Может все закончится образованием аммониевой соли, если реакция раскрытия медленнее реакции обмена?
Азиридиний хлористый вводится в аммиачную воду уже готовым. Суть измены была такова: формально наступает ионное равновесие, типа:
NH4OH + AzCl <---> AzOH + NH4Cl,
то есть, гидроксид-ион "цепляется" к катиону азиридиния за счёт электростатических сил, а, следовательно, вероятность атаки гидроксидом формально возрастает (процесс становится почти внутримолекулярным), аммиак же незаряжен и распределён в растворе более-менее равномерно. Следовательно, предпочтение пути выбора нуклеофила становится не таким уж очевидным. Затем происходит атака, с образованием диамина либо аминоспирта:
Изображение
Всяко бывает...

Аватара пользователя
Formalinum
Сообщения: 1573
Зарегистрирован: Вс окт 24, 2004 4:28 am
Контактная информация:

Сообщение Formalinum » Ср май 25, 2005 11:45 pm

Satyros писал(а):А насколько легко такие катионы раскрываются простой водой?
Водные растворы существуют - это единственное, что знаю точно по этому вопросу. Однако хлористый азиридиний претерпевает циклоцепную таутомерию (хлористый азиридиний <---> 2-хлорэтиламин-1)...
Всяко бывает...

Cherep
Сообщения: 23438
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Сообщение Cherep » Чт май 26, 2005 12:12 am

Ващето эта конкретная соль - экзотика. В STN ссылок на неё штук 20 (это со всеми противоионами). Реакции с аммиаком я не видел.

Аватара пользователя
Formalinum
Сообщения: 1573
Зарегистрирован: Вс окт 24, 2004 4:28 am
Контактная информация:

Сообщение Formalinum » Чт май 26, 2005 12:37 am

Cherep писал(а):Ващето эта конкретная соль - экзотика. В STN ссылок на неё штук 20 (это со всеми противоионами). Реакции с аммиаком я не видел.
Поэтому я и спросил прежде, чем просто попробовать. :D
Всяко бывает...

Аватара пользователя
Formalinum
Сообщения: 1573
Зарегистрирован: Вс окт 24, 2004 4:28 am
Контактная информация:

Сообщение Formalinum » Чт май 26, 2005 1:58 pm

Formalinum писал(а):
Satyros писал(а):А насколько легко такие катионы раскрываются простой водой?
Водные растворы существуют - это единственное, что знаю точно по этому вопросу. Однако хлористый азиридиний претерпевает циклоцепную таутомерию (хлористый азиридиний <---> 2-хлорэтиламин-1)...
В водном ацетоне соли образуют этаноламины, в неполярных растворителях реагируют с собственным таутомером с образованием солей пиперазиния. Хлористые или бромистые азиридинии реагируют с аминами с образованием 1,2-этилендиаминов.
И ещё. Бромид N,N-диалкилазетидиния медленно перегруппировывается в линейный полимер:
[img]http://www.__.ru.ru/azetidine.gif[/img]
Всяко бывает...

Аватара пользователя
zoran
Сообщения: 94
Зарегистрирован: Чт мар 10, 2005 8:45 pm

Сообщение zoran » Пт май 27, 2005 8:48 am

ChemNavigator писал(а): В реакциях нуклеофильного замещения основную роль играет не основность, а нуклеофильность - сродство к более мягким, чем протон, акцепторам. В этом смысле аммиак и амины - гораздо более сильные нуклеофилы, чем гидроксид-ион.
Поэтому в данном случае в реакцию будет в основном вступать NH3.
Можно ли это понимать так что азиридиновый цикл будет быстрее раскрываться в водном р-ре аммиака, чем в водном р-ре КOH той же концентрации? Честно говоря, я в этом не уверен.

По сабджу: Лучше использовать спиртовой аммиак (но не метанольный).

Cherep
Сообщения: 23438
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Сообщение Cherep » Пт май 27, 2005 9:12 am

А может ещё лучше ТГФный? Растворимость, правда, не очень.

Cherep
Сообщения: 23438
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Сообщение Cherep » Пт май 27, 2005 9:15 am

zoran писал(а): Можно ли это понимать так что азиридиновый цикл будет быстрее раскрываться в водном р-ре аммиака, чем в водном р-ре КOH той же концентрации? Честно говоря, я в этом не уверен.
Дык в водном КОН и гидроксида дофига больше. Наверное ктото делал с теми же оксиранами эксперимент типа намесить гидроксида калия с аммаком в воде и посмотреть что получится: сколько этиленгликоля, сколько этаноламинов.

А ващето гидроксид нуклеофил тож нехилый. По сравнению с хлоридом, нарпример, ЕМНИП.

Аватара пользователя
zoran
Сообщения: 94
Зарегистрирован: Чт мар 10, 2005 8:45 pm

Сообщение zoran » Пт май 27, 2005 11:09 am

Cherep писал(а):
zoran писал(а): Можно ли это понимать так что азиридиновый цикл будет быстрее раскрываться в водном р-ре аммиака, чем в водном р-ре КOH той же концентрации? Честно говоря, я в этом не уверен.
Дык в водном КОН и гидроксида дофига больше. Наверное ктото делал с теми же оксиранами эксперимент типа намесить гидроксида калия с аммаком в воде и посмотреть что получится: сколько этиленгликоля, сколько этаноламинов.
Метод конкурентных реакций - вещь вполне надежная

Аватара пользователя
Satyros
Сообщения: 1934
Зарегистрирован: Чт мар 06, 2003 11:06 am

Сообщение Satyros » Пт май 27, 2005 2:48 pm

В ТГФе аммиак нормально растворяется. Цифр, правда, не помню, но когда ставил реакцию проблем не было. Ещё он неплохо растворяется в метилене.
Те, кто уцелеют, расскажут, как всё было замечательно.

Аватара пользователя
ChemNavigator
Сообщения: 2136
Зарегистрирован: Пт янв 28, 2005 3:02 am

Сообщение ChemNavigator » Пт май 27, 2005 5:51 pm

zoran писал(а): Можно ли это понимать так что азиридиновый цикл будет быстрее раскрываться в водном р-ре аммиака, чем в водном р-ре КOH той же концентрации? Честно говоря, я в этом не уверен.
Я в этом тоже не уверен, и конечно, я имел в виду не это. В водном растворе аммиака концентрация гидроксид-ионов значительно меньше, чем концентрация NH3.
Речь шла об относительных величинах сродства NH3 и OH- к различным электрофилам.

А вообще, вот ещё один пример различной реакционной способности (в данном случае ионов OH- и OOH-): при реакции хлоругольного эфира ClCOOEt с щелочным раствором H2O2 с высоким выходом образуется (EtOCOO)2, а не продукты гидролиза.

Аватара пользователя
Formalinum
Сообщения: 1573
Зарегистрирован: Вс окт 24, 2004 4:28 am
Контактная информация:

Сообщение Formalinum » Сб май 28, 2005 2:07 am

Неее... :) У меня нет данных о преимущественной форме существования азиридиния хлорида в спиртах, либо ТГФ - очень рискую нарваться на пиперазинии, если количество 2-хлорэтиламина будет достаточное:
[img]http://www.__.ru.ru/pip.gif[/img]
Потому я всё про водные растворы... Можно, конечно, сверхразбавление устроить, но это уже гемор... :?
Всяко бывает...

Аватара пользователя
Formalinum
Сообщения: 1573
Зарегистрирован: Вс окт 24, 2004 4:28 am
Контактная информация:

Сообщение Formalinum » Вс май 29, 2005 2:59 am

Образовался 1,2-этилендиамин :)
Всяко бывает...

Ответить

Вернуться в «общехимические вопросы / general chemical issues»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot] и 202 гостя