Региоселективность броминация/нитрация

[Phobos]

1,5-naphthalene-bis-tosylamide проходит нитрацию и броминацию в совершенно разные положения. Как-то странно. Правда, выход в броминации около 50% после рекристаллизации - поэтому можно предположить, что другие изомеры тоже образовались и ушли с фильтратом. Подробных объяснений нет, статья 51-го года, NMR и HPLC никто не делал.

regioselectivity.jpg

[pirazol]

Скорее всего первичное N-нитрозирование с дальнейшей перегруппировкой Фишера-Хеппа в кислой среде в С-нитрозоизомер и его последующее окисление до нитрогруппы. В случае бета-N-нитрозо-N-алкилнафталинов перегруппировка идет в альфа положение. А может тут как бы местами поменялись альфа с бетой и всё?

[Phobos]

А я наоборот думал, что бромируется сперва азот, потом интрамолекулярно N-Br бромирует кольцо.

[ChemNavigator]

Не исключено что в случае бромирования тоже сначала образуется орто-изомер. Но в этой реакции выделяется HBr, который из-за своей кислотности катализирует обратную реакцию, поэтому постепенно накапливается пара-изомер как более стабильный продукт.
Можно проверить, что будет если вместо брома взять нейтральные агенты (например, NBS), или бромировать предварительно полученную TsN-Na -соль амина.

[maks]

Насколько помню,чтобы ароматические нитрозо в нитро окислить нужен приличный окислитель , как минимум перекись .Кислородом воздуха это не идет . И что никого не смущает , что на анилинах сидит тозил , как нитрит вообще к нему вяжется ?

[Jokermaniak]

Я может чего не понял, но я не увидел вопроса. Если вопрос в том, почему так - я ХЗ. "Правильная" региоселективность у бромирования, но интересно, что относительно слабого по электрофильности брома в уксусе хватает. Нитрование такое я видел и даже ставил, правда с трифторуксусом. Авторы говорили, что идет оно через оксиды азота именно как нитрование.

[Phobos]

Ну да, вопрос подразумевался именно "почему так?" Вроде как обе реакции относятся к механизму "электрофильное замещение", а результаты настолько разные.
Щас интереса ради гляну про ациляцию Ф-К на такой субстрат, если имеются примеры.

[fullerist]

ChemNavigator написал правильную и логичную вещь, которую мы все вроде как учили когда-то. Нитрование - реакция необратимая, бромирование - обратимая. Это хорошо известно. Нитрование дает кинетический продукт (за исключением случаев, когда нитрование идет ипсо-, а заместитель, который там был, мигрирует в соседнее (обычно) положение). Ну а умеренный выход, действительно, может показывать, что все гораздо интереснее, и там были и другие продукты...

[Jokermaniak]

Вполне возможно что продукт бромирования действительно термодинамический. А какие условия реакции?

[Phobos]

Bromination of 1 : 5-Ditoтuene-p-sulphonamidonaphthalene. The compound (10 g.), suspended in glacial acetic acid (300 c.c.), was treated with bromine (4 c.c.) in glacial acetic acid (20 c.c.) at 95" whilst
being stirred. After 10 minutes the solution was cooled and the silvery needles collected (7.7 g.). Recrystallisation from nitrobenzene afforded colourless needles of 4 : 8-dibromo-1 : 5-ditoluene-p-sulphon-
amidonaphthalene (6.8 g.), m. p. 248" (decomp.)
На мой взгляд, условия мало подходят для эквилибрации первоначального кинетического продукта в термодинамический. Кроме того, статья 51-го года и явно не было возможности сделать NMR/HPLC на реакцию, дабы отследить конверсию изомеризации.

[ChemNavigator]

Вот здесь приводится пример селективного орто-хлорирования анилинов, см. doi.org/10.1002/anie.201607388

[Jokermaniak]

А как они устанавливали строение тогда? РСА?

[Phobos]

Bromination of the compounds named in the title has been studied under various conditions. 1 : 5-Ditoluene-~-sulphonamidonaphthalene has yielded a 4 : 8-dibromo-, and 1 : 8-ditoluene-~-sulphonamidonaphthalene a 4-mOnO-
bromo-derivative. The constitution of these compounds has been established by unequivocal methods.
ХЗ что значит последняя фраза. Эту процедуру также переписывали слово в слово несколько японских патентов. Те, что имели английскую версию, тоже обходили вопросы аналитики стороной.

[Jokermaniak]

Интересное было время. Джентльмены верили друг другу на слово, если написал by unequivocal methods - значит by unequivocal. Загрузки реагентов там, или выходы, тоже писать было не особо принято.

А действительно, может они просто накосячили с установлением структуры? А есть чего поновее с этим бромированием?

[Phobos]

Поновее - написал выше. Несколько японских патентов с той же процедурой и без аналитики.

[Jokermaniak]

Мда. Я наконец добрался до реаксиса и ещё раз убедился, что нельзя строить гипотезы на ненадежных данных. Я вышел в интернет с таким вопросом, а че у этого субстрата по электрофилии в целом. И обнаружил, что ситуация в целом вабще не такая, как это казалось из поста:

1) То нитрование, которое у вас на картинке, ставится не просто нитритом в уксусе, а ещё и с азотной кислотой. И это совсем другой коленкор. И я не зря удивлялся, что везде нитритом нитруют в ТФА, а тут у них обычного уксуса хватило. Не хватило. Потому что рКа азотистой кислоты выше, чем уксусной, и хрен там чего вообще будет образовываться.

2) Китайцы в 19 году рисуют такой же продукт нитрования (назовем эти положения "мета"), как у вас, но на то они и китайцы. А вот американцы в 85 году (10.1021/jo00222a007) рисуют региоселективность, как у вас для бромирования нарисована (назовем эти положения "орто"). И у них есть ЯМР. Более того, они говорят, что когда они пытались воспроизводить различные реакции тов. Whitehurst (автор той самой статьи 51 года про бромирование, на которую вы ссылаетесь) с этим субстратом, у них при тех же mp получались по ЯМР совсем не те продукты, что рисовал тот товарищ. Видимо рисовал он их как художник, а не как ученый. У него есть некие зайчатки доказательства через синтетические цепочки, но, честно говоря, не особо убедительные.

3) В берихте есть хлорирование субстрата, хлором в уксусе. Статья недоступна, но превьюха говорит, что хлорируется он орто, т.е. так же, как у вас бромируется. При том что хлорирование ЕМНИП необратимо даже в теории.

Так что после фактчека аномальная региоселективность, а в месте с ней и все рассуждения про обратимость бромирования и пр. превратились в тыкву.

[Phobos]

Ну то есть подтверждение данных, что нитрация и галогенирование идут по разному? С этого же и начинали.
Статья товарища Нильсена у меня была, на нее и опирался. Да, действительно написал бестолково, получилось впечатление, что обе реакции родом из 51-го.

[ximi]

Странное какое то нитрование ...с нитритом натрия. С ним выходят нитрозо соединения ...но уж никак не нитро !

[Phobos]

Вот выдержка из японского патента. У них низкие выходы вообще на всех стадиях, поэтому неясно, связаны ли они с кривыми руками, наличием изомеров, уходящих в фильтрат, или же просто чистота аналитических образцов была важнее выхода.
The compound C1e (0.4 g) and cesium carbonate (1.33 g) were allowed to react with each other in dimethylacetamide at 120°C for 2 hours. The reaction solution was poured into water, and the precipitate was filtered. The filtered solid was repeatedly re-crystallized in THF, and a target compound C1 (0.12 g) was synthesized. The obtained compound C1 was identified by 1H-NMR and a mass spectrum.

scheme.jpg

[Jokermaniak]

Ну то есть подтверждение данных, что нитрация и галогенирование идут по разному? С этого же и начинали.
Статья товарища Нильсена у меня была, на нее и опирался. Да, действительно написал бестолково, получилось впечатление, что обе реакции родом из 51-го.

Нет, не подтверждение. Нитрование идет туда же, куда и бромирование.

Странное какое то нитрование ...с нитритом натрия. С ним выходят нитрозо соединения ...но уж никак не нитро !

В системе NaNO2 + TFA идет именно нитрование. Проверено лично мною на различных субстратах. Нитрозирование вообще идет только на сильно активированной ароматике, NO+ слабый электрофил. А в обсуждаемом случае в систему вообще добавляют 70% азотку, так что нитрит натрия там скорее для красоты.