Эвелин эффект
Эффект Эвелин определяется как явление, при котором соотношения продуктов химической реакции изменяются по мере ее течения. Это явление противоречит фундаментальному принципу органической химии, поскольку реакции всегда идут по пути с наименьшей энергией. Предпочтительный продукт должен оставаться таковым на протяжении всего процесса реакции при постоянных условиях. Однако соотношение алкенов до завершения синтеза показывает, что предпочтительный продукт не является предпочтительным продуктом. Основная идея здесь заключается в том, что пропорции различных алкеновых продуктов изменяются в зависимости от времени с изменением механизма. [1]
Предыстория открытия
[ редактировать ]Профессор Дэвид Тодд из колледжа Помона проверял дегидратацию 2-метилциклогексанола или 4-метилциклогексанола c. В 1994 году он неожиданно прервал дистилляцию алкенов на полпути, чтобы пообедать со своей секретаршей Эвелин Джейкоби . После обеда он продолжил перегонку, но хранил ранние продукты отдельно от готовых. Анализ показал два разных соотношения алкенов. Продукты реакции и пути получения продуктов, похоже, со временем изменились. Доктор Тодд назвал это явление «эффектом Эвелин». [2] [3]
Дегидратация 2-метилциклогексанола или 4-метилциклогексанола
[ редактировать ]— Простой пример эффекта Эвелин — химический лабораторный эксперимент для второкурсников , включающий два популярных примера, перечисленных ниже.
а) Дегидратация 4-метилциклогексанола [2]
б) Дегидратация 2-метилциклогексанола [4]
в) Механизм дегидратации 2-метилциклогексанола. [4]
Возможные объяснения формирования различных соотношений
[ редактировать ]- более одного алкена В общем, если в ходе дегалогенирования реакцией элиминирования может образоваться , основным продуктом является более стабильный алкен. Различают два типа реакций элиминирования: Е1 и Е2. Реакция E2 представляет собой одностадийный механизм, при котором связи углерод-водород и углерод-галоген разрываются с образованием двойной связи. C=C Пи-связь. Реакция E1 представляет собой ионизацию разрыва связи углерод-галоген с образованием промежуточного карбокатиона, а затем депротонирование карбокатиона .
- Для этих двух реакций есть 3 возможных продукта: 3-метилциклогексен, 1-метилциклогексен, метиленциклогексан. Производство каждого из них происходит с разной скоростью, и их соотношение также меняется со временем. Хорошо известно, что дегидратация цис-изомера происходит в 30 раз быстрее, чем транс-изомера. Тогда оказывается, что реакция протекает преимущественно по транс-механизму и, согласно правилу Зайцева, 1-метилциклогексен образуется преимущественно на ранних стадиях реакции. Действительно, если только около 10% всего дистиллята собирается в качестве первой фракции, можно обнаружить, что алкен на 93% состоит из l-метилциклогексена: в конце дистилляции обнаруживается значение всего лишь 55% l-метила. изомер.
- Из этих результатов можно наблюдать явление эффекта Эвелин и сделать вывод, что где-то в процессе синтеза происходит изменение механизма.
Дополнительное исследование эффекта Эвелин
[ редактировать ]Описано кинетическое и региональное химическое исследование эффекта Эвелин. Результаты, опубликованные в Журнале химического образования, содержали утверждения, касающиеся механизма, посредством которого произошло обезвоживание.
В статье рассматривается утверждение о наличии в реакции механизмов E1 и E2.Исследователи измерили кинетику образования карбокатионов 3-й степени и сравнили их с теоретическими расчетами, которые могли бы произойти, если бы эксперимент проводился как реакция E2. Вместо этого реакция продемонстрировала механизм, который первоначально образовывал карбокатион 2-й степени, используя путь E1. Их вывод заключался в том, что этот механизм не является ни E1, ни E2, а скорее «подобен E-2», демонстрируя кинетику первого порядка. [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Еще раз о дегидратации 2-метилциклогексанола: эффект Эвелин. Дэвид Тодд Дж. Хим. Educ., 1994, 71 (5), стр. 440. DOI: 10.1021/ed071p440. Дата публикации: май 1994 г.
- ^ Jump up to: а б Вонг, Криспин; Карри, Джеймс (2001). «Глава 5: Эффект Эвелин». Преподавание молекулярного моделирования химии с помощью Cache (PDF) . Тихоокеанский университет . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 года.
- ^ Тодд, Дэвид (май 1994 г.). «Возвращение к дегидратации 2-метилциклогексанола: эффект Эвелин». Журнал химического образования . 71 (5): 440. doi : 10.1021/ed071p440 .
- ^ Jump up to: а б Доктор Калью Кан, факультет химии и биохимии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. ©2007 http://www.chem.ucsb.edu/~kalju/chem226/public/pcgamess_tutorial_A1.html
- ^ Кислотокатализируемая дегидратация изомерной смеси 2-метилциклогексанола: кинетическое и региохимическое исследование журнала Evelyn Effect Journal of Chemical Education (январь 1997 г.), 74 (1), стр. 102