Реакции замещения по атому углерода

18.1.1. Реакции замещения по атому углерода

Электрофильное замещение в бензо[b]тиофенах и бензо[b]фуранах проходит гораздо менее региоселекгивно, чем в индоле (особенно это касается селективности атаки по положению 3), и атомы углерода гетероцикла обладают лишь немного большей реакционной способностью, чем атомы бензольного кольца. Например, при нитровании бензотиофена образуется смесь, в которой преобладает 3-нитропроизводное (> 50 %); кроме того, эта смесь содержит 4-нитро-, 6-нитро- и 7-нитробензотиофены с выходами около 10 % каждый [3].

Измерение скорости детритирования 2- и 3-тритийбензотиофенов в трифторуксусной кислоте показало, что эти скорости одинаковы для обоих положений [4]. Алкилирование бензотиофена по Фриделю-Крафтсу [5] приводит к образованию смеси 2- и 3-изомеров с преобладанием последнего, однако в других реакциях замещения, например иодирования [6] или контролируемого бромирования [7], можно говорить лишь об образовании 3-изомера; 2,3-дибромид можно селективно восстановить до 3-бромпроизводного цинком в уксусной кислоте, что, по-видимому, связано с большей стабильностью 2-аниона по сравнению с 3-анионом.

Рисунок 1. Раздел 18.1.1. Реакции замещения по атому углерода

Бензофуран проявляет гораздо наименьшую склонность к замещению по положению 3: по некоторым данным, при формилировании образуется только 2-формилпроизводное [8], а нитрование азотной кислотой приводит к 2-нитро-бензофурану [9]. Однако все исследования, где было описано выделение основного продукта реакции, проводились главным образом до появления современных аналитических методов, а прежние методики не позволяли определять присутствие других минорных изомеров. В более поздних исследованиях при нитровании N2O4 в качестве основного продукта реакции был выделен 3-нитро-бензофуран с небольшой примесью 2-изомера [10].

Бензофуран реагирует с галогенами, давая продукты 2,3-присоединения [11], при этом первоначальная электрофильная атака идёт по положению 2, а дальнейшее элиминирование галогеноводорода в основной среде приводит к образованию 3-моно-галогенобензофуранов с высокими выходами [12]. Реакции замещения по Фриделю-Крафтсу затруднены для незамещённых в гетероциклическом кольце бензофуранов, так как обычные катализаторы вызывают осмоление, однако существуют примеры получения 3-ацилбензофуранов при использовании в качестве катализатора FeCl3 [13].

Рисунок 2. Раздел 18.1.1. Реакции замещения по атому углерода

Если в молекуле бензотиофена уже имеется заместитель, то дальнейшее замещение происходит ещё сложнее, что можно продемонстрировать на ряде примеров. С одной стороны, при нитровании 2-бромбензотиофена происходит ипсо-замещение с образованием 2-нитробензотиофена, тогда как 2-хлорбензо-тиофен даёт 3-нитропроизводное [14], а при нитровании 3-бромбензотиофена с умеренным выходом образуется 2-нитробензотиофен [15]. С другой стороны, 3-карбокси- или 3-ацилбензотиофены нитруются в бензольное кольцо [16].

Бромирование [17] и реакции замещения по Фриделю-Крафтсу [18] 3- и 2-метилбензотиофенов идут по свободному положению гетероцикла; аналогично 2-бромбензотиофен даёт при формулировании 3-формилпроизводное [19]. В условиях реакции Вильсмейера при умеренных температурах 3-метоксибензо-тиофен превращается в соответствующий 2-альдегид, тогда как при 95 °C образуется 3-хлорбензотиофен-2-карбоксальдегид [20]; 6-этоксибензотиофен формулируется по положению 2 [21].


18.1.1. Реакции замещения по атому углерода

Список литературы к главе 18

Упражнения к главе 18

Глава 18

Дополнительно:


Квантовые свойства атомов и ионов и позитронная диагностика / В работе описывается использование квантовомеханических методов (вариационного, кластерного, неполного разделения переменных и др.) для расчёта волновых функций и квантовых характеристик атомов и ионов, в том числе позитронсодержащих. Излагаются результаты теоретических исследований поведения позитрКвантовые свойства атомов и ионов и позитронная диагностика
В работе описывается использование квантовомеханических методов (вариационного, ...
Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева / В книге освещены предыстория периодического закона и его развитие на протяжении более 100 лет после открытия. В ней отражены три основных этапа в эволюции периодического закона: периодический закон и элемент, периодический закон и строение атома, периодический закон и строение ядра атома. В книге прПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
В книге освещены предыстория периодического закона и его развитие на протяжении ...
Теория инфракрасных спектров полимеров / В монографии последовательно излагается общая теория инфракрасных спектров полимеров и полимерных кристаллов и методы расчёта кривых спектрального распределения коэффициента поглощения. Предлагаемая теория является естественным распространением теории колебании малых молекул па объекты периодическойТеория инфракрасных спектров полимеров
В монографии последовательно излагается общая теория инфракрасных спектров ...
О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности / В издании автор рассматривает важные теоретические вопросы по химической кинетике и реакционной способности: связь между качественным понятием реакционной способности с количественными кинетическими величинами — константой скорости, энергией активации, стерическим фактором; роль свободных радикалов О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности
В издании автор рассматривает важные теоретические вопросы по химической ...