稀有天然化学反响——交换亲核代替反响(VNS)

交换亲核代替反响(VNS)

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交换亲核代替反响经过使用在亲核中央带有分开基团的碳负离子完成硝基芳族化合物和杂芳族化合物中氢的亲核代替。

反响机理

众所周知，聚硝基芳烃与种种亲核试剂（Meisenheimer complexes）构成安定的加合物，与含氢碳原子的键构成速率比含其他代替基（包含卤素）的碳原子更快。但是，直到20世纪70年代末，Mieczys?aw Makosza具体论述了亲电芳烃中氢的直接亲核代替反响，才晓得氢的寻常亲核代替办法。

Mieczys?aw Makosza假定由在碳负离子中央含有分开基团的碳负离子构成的σ加合物会持续丢失该分开基团。 这起首经过用氯甲基苯基砜处理硝基苯来证实。

由于在这种情况下氯化物可作为分开基团起作用，因此该反响被称为“氢的亲核代替”（VNS）。

在典范的交换性亲核代替中，硝基芳烃与通常由活性亚甲基产生的碳负离子经过与也在随后的消弭步调中斲丧的碱反响而产生反响。 因此，该反响最幸而两个以上当量的强碱下举行。 准确选择溶剂和碱可确保活性亚甲基快速脱质子，并从σ加合物中快速消弭β。 构成的硝基苄基碳负离子是美丽的（蓝色，赤色等），具有一定的诊断代价。 酸性处理招致产消费物。

关于代替的硝基芳烃的VNS：4-代替的硝基芳烃仅产生一种产物（VNS邻位至硝基），而2-和3-代替的硝基芳烃通常招致异构体产物的殽杂物（VNS邻位和对硝基）。在卤代硝基芳烃中，VNS通常比卤素的亲核亲核代替要快，除了2-或4-F代替的硝基芳烃外，氟化物是更好的分开基团。

阴离子的直接共轭拦阻于亲核代替，比如在硝基酚盐的情况下。 由于硝基苄基碳负离子本身不添加亲核试剂，因此该反响关于单代替十分有选择性。 但是，第二或第三硝基代替基补偿了负电荷，只管此处代替基的引入速率十分不同。

据报道，氯甲基砜与杂环如2-和3-硝基噻吩，2-硝基呋喃，2-，3-和4-硝基吡啶等产生了VNS反响。

关于硝基吡咯，由于硝基吡咯阴离子本身不履历VNS，因此必需用烷基代替酸性N-H。

关于用磺酰基或含磷代替基安定的碳负离子，氯是一个便利的分开基团。 但是，关于α-氰基烷基化，（硫代）苯氧基腈（分开基团：PhO或PhS）通常可以确保更高的收率，由于氯腈在碱性介质中常常不安定或履历快速的自缩合。 关于α-羰基烷氧基烷基化，通常使用含PhS的酯的碳负离子，只管α-氯丙酸乙酯和α-氯丁酸乙酯也可提供VNS产物，但收率通常很高。 以下是切合的亲核试剂的一些例子：

由于添加和消弭步调均对空间效应敏感，因此叔碳负离子（R：Me，Ph，...）最幸而对位反响。