Номер 32, страница 135 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

4.32. Почему при ацилировании аминов хлорангидридами карбоновых кислот необходимо использовать основание?

Решение

Реакция ацилирования аминов хлорангидридами карбоновых кислот является реакцией нуклеофильного замещения. В этой реакции амин ($R-NH_2$), обладающий неподеленной электронной парой на атоме азота, выступает в качестве нуклеофила и атакует электрофильный атом углерода карбонильной группы хлорангидрида ($R'-COCl$).

Общее уравнение реакции выглядит следующим образом:

$R-NH_2 + R'-COCl \rightarrow R-NH-C(O)-R' + HCl$

В результате реакции, помимо целевого продукта — амида ($R-NH-C(O)-R'$), образуется побочный продукт — хлороводород ($HCl$).

Хлороводород является сильной кислотой. Исходный амин, в свою очередь, проявляет основные свойства. Поэтому, как только в реакционной смеси появляется $HCl$, он немедленно реагирует с еще не вступившим в реакцию ацилирования амином:

$R-NH_2 + HCl \rightarrow [R-NH_3]^+Cl^-$

В результате этой кислотно-основной реакции образуется соль алкиламмония. В катионе $[R-NH_3]^+$ атом азота больше не имеет неподеленной электронной пары, он не является нуклеофилом и, следовательно, не способен атаковать молекулу хлорангидрида. Происходит дезактивация исходного реагента.

Таким образом, на каждый моль образовавшегося амида тратится один моль исходного амина на связывание выделяющегося хлороводорода. Это приводит к тому, что максимальный выход целевого продукта не может превысить 50% (в расчете на амин).

Чтобы избежать этой проблемы и позволить реакции пройти до конца с высоким выходом, в реакционную смесь добавляют дополнительное основание (например, третичный амин, такой как триэтиламин ($Et_3N$), или пиридин). Это основание выполняет роль акцептора (поглотителя) протонов, нейтрализуя образующийся $HCl$:

$Et_3N + HCl \rightarrow [Et_3NH]^+Cl^-$

Добавленное основание связывает хлороводород, предотвращая его реакцию с исходным амином. Благодаря этому весь исходный амин остается в своей активной, нуклеофильной форме и может полностью прореагировать с хлорангидридом, обеспечивая высокий выход амида.

Ответ: Основание при ацилировании аминов хлорангидридами необходимо для нейтрализации побочного продукта реакции — хлороводорода ($HCl$). Так как амины являются основаниями, они реагируют с образующейся кислотой ($HCl$), превращаясь в нереакционноспособную соль аммония. Это останавливает основную реакцию и резко снижает выход продукта. Добавление внешнего основания позволяет связать $HCl$, сохраняя амин в его активной нуклеофильной форме и обеспечивая протекание реакции до конца с высоким выходом.