稀有天然化學反響——交換親核代替反響(VNS)

交換親核代替反響(VNS)

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交換親核代替反響經過使用在親核中央帶有分開基團的碳負離子完成硝基芳族化合物和雜芳族化合物中氫的親核代替。

反響機理

眾所周知，聚硝基芳烴與種種親核試劑（Meisenheimer complexes）構成安定的加合物，與含氫碳原子的鍵構成速率比含其他代替基（包含鹵素）的碳原子更快。但是，直到20世紀70年代末，Mieczys?aw Makosza具體論述了親電芳烴中氫的直接親核代替反響，才曉得氫的尋常親核代替辦法。

Mieczys?aw Makosza假定由在碳負離子中央含有分開基團的碳負離子構成的σ加合物會持續丟失該分開基團。 這起首經過用氯甲基苯基砜處理硝基苯來證實。

由于在這種情況下氯化物可作為分開基團起作用，因此該反響被稱為“氫的親核代替”（VNS）。

在典范的交換性親核代替中，硝基芳烴與通常由活性亞甲基產生的碳負離子經過與也在隨后的消弭步調中斲喪的堿反響而產生反響。 因此，該反響最幸而兩個以上當量的強堿下舉行。 準確選擇溶劑和堿可確保活性亞甲基快速脫質子，并從σ加合物中快速消弭β。 構成的硝基芐基碳負離子是美麗的（藍色，赤色等），具有一定的診斷代價。 酸性處理招致產消費物。

關于代替的硝基芳烴的VNS：4-代替的硝基芳烴僅產生一種產物（VNS鄰位至硝基），而2-和3-代替的硝基芳烴通常招致異構體產物的殽雜物（VNS鄰位和對硝基）。在鹵代硝基芳烴中，VNS通常比鹵素的親核親核代替要快，除了2-或4-F代替的硝基芳烴外，氟化物是更好的分開基團。

陰離子的直接共軛攔阻于親核代替，比如在硝基酚鹽的情況下。 由于硝基芐基碳負離子本身不添加親核試劑，因此該反響關于單代替十分有選擇性。 但是，第二或第三硝基代替基補償了負電荷，只管此處代替基的引入速率十分不同。

據報道，氯甲基砜與雜環如2-和3-硝基噻吩，2-硝基呋喃，2-，3-和4-硝基吡啶等產生了VNS反響。

關于硝基吡咯，由于硝基吡咯陰離子本身不履歷VNS，因此必需用烷基代替酸性N-H。

關于用磺酰基或含磷代替基安定的碳負離子，氯是一個便利的分開基團。 但是，關于α-氰基烷基化，（硫代）苯氧基腈（分開基團：PhO或PhS）通常可以確保更高的收率，由于氯腈在堿性介質中常常不安定或履歷快速的自縮合。 關于α-羰基烷氧基烷基化，通常使用含PhS的酯的碳負離子，只管α-氯丙酸乙酯和α-氯丁酸乙酯也可提供VNS產物，但收率通常很高。 以下是切合的親核試劑的一些例子：

由于添加和消弭步調均對空間效應敏感，因此叔碳負離子（R：Me，Ph，...）最幸而對位反響。