Cơ chế, quy luật và vận tốc của các phản ứng thế thân hạch trên carbon carboxyl

Khi một chất thân thân hạch là nguyên tử dị tố tác kích vào carbon của nhóm carboxyl, phản ứng SN xảy ra làm chuyển đổi các dẫn xuất của acid carboxylic thành các dẫn xuất của acid carboxylic khác, hoặc chuyển đổi các dẫn xuất của acid carbonic thành các dẫn xuất acid carbonic khác. Khi hợp chất cơ kim được sử dụng như chất thân hạch, phản ứng SN trên carbon cacboxyl làm cho nó có thể tổng hợp aldehyde (từ dẫn xuất của acid formic), ketone (từ dẫn xuất của acid carboxylic bậc cao), hoặc (từ các dẫn xuất của acid carbonic) trong trường hợp là dẫn xuất của acid carboxylic. Tương tự như vậy, khi sử dụng hydride như một tác nhân thân hạch, phản ứng SN trên carbon carboxyl cho phép chuyển đổi các dẫn xuất của acid carboxylic thành aldehyde. 6.2. Mechanisms, Rate Laws, and Rate of Nucleophilic Substitution Reactions on the Carboxyl Carbon When a nucleophile containing a hetero atom attacks at a carboxyl carbon, SN reactions occur that convert carboxylic acid derivatives to other carboxylic acid derivatives, or that convert carbonic acid derivatives to other carbonic acid derivatives. When an organometallic compound is used as the nucleophile, SN reactions at the carboxyl carbon make it possible to synthesize aldehydes (from derivatives of formic acid), ketones (from derivatives of higher carboxylic acids), or―starting from carbonic acid derivatives―in some cases carboxylic acid derivatives. Similarly, when using a hydride transfer agent as the nucleophile, SN reactions at a carboxyl carbon allow the conversion of carboxylic acid derivatives into aldehydes. Từ góc độ của chất thân hạch, các phản ứng thế thân hạch này như là sự acyl hóa. Mục 6.2 mô tả các dẫn xuất acid thể hiện sự acyl hóa nhanh được xem như là “tác nhân acyl hóa mạnh” và khi sự acyl hóa xảy ra chậm thì chúng được xem như là “tác nhân acyl hóa yếu”, và tại sao điều này là như thế. Do bởi sự quan trọng trong quá trình tổng hợp của chúng, chúng tôi sẽ phân tích chi tiết sự acyl hóa với các dẫn xuất acid carboxylic. Bằng cách nghiên cứu các nguyên tắc trong các trường hợp, bạn có thể dễ dàng thấy được khả năng acyl hóa của các dẫn xuất acid carbonic. From the perspective of the nucleophiles, these SN reactions constitute acylations. Section 6.2 describes which acid derivatives perform such acylations rapidly as “good acylating agents” and which ones undergo them only slowly as “poor acylating agents”, and why this is so. Because of their greater synthetic importance, we will examine thoroughly only the acylations with carboxylic acid derivatives. Using the principles learned in this context, you can easily derive the acylating abilities of carbonic acid derivatives.

6.2 Cơ chế, quy luật và vận tốc của các phản ứng thế thân hạch trên Carbon carboxyl

Khi một chất thân thân hạch là nguyên tử dị tố tác kích vào carbon của nhómcarboxyl, phản ứng SN xảy ra làm chuyển đổi các dẫn xuất của acid carboxylic thành cácdẫn xuất của acid carboxylic khác, hoặc chuyển đổi các dẫn xuất của acid carbonic thànhcác dẫn xuất acid carbonic khác Khi hợp chất cơ kim được sử dụng như chất thân hạch,phản ứng SN trên carbon cacboxyl làm cho nó có thể tổng hợp aldehyde (từ dẫn xuất củaacid formic), ketone (từ dẫn xuất của acid carboxylic bậc cao), hoặc (từ các dẫn xuất củaacid carbonic) trong trường hợp là dẫn xuất của acid carboxylic Tương tự như vậy, khi sửdụng hydride như một tác nhân thân hạch, phản ứng SN trên carbon carboxyl cho phépchuyển đổi các dẫn xuất của acid carboxylic thành aldehyde

6.2 Mechanisms, Rate Laws, and Rate of Nucleophilic Substitution Reactions on the Carboxyl Carbon

When a nucleophile containing a hetero atom attacks at a carboxyl carbon, SN

reactions occur that convert carboxylic acid derivatives to other carboxylic acidderivatives, or that convert carbonic acid derivatives to other carbonic acid derivatives.When an organometallic compound is used as the nucleophile, SN reactions at thecarboxyl carbon make it possible to synthesize aldehydes (from derivatives of formicacid), ketones (from derivatives of higher carboxylic acids), or―starting from carbonic

acid derivatives―in some cases carboxylic acid derivatives Similarly, when using a

hydride transfer agent as the nucleophile, SN reactions at a carboxyl carbon allow theconversion of carboxylic acid derivatives into aldehydes

Từ góc độ của chất thân hạch, các phản ứng thế thân hạch này như là sự acyl hóa.Mục 6.2 mô tả các dẫn xuất acid thể hiện sự acyl hóa nhanh được xem như là “tác nhânacyl hóa mạnh” và khi sự acyl hóa xảy ra chậm thì chúng được xem như là “tác nhân acylhóa yếu”, và tại sao điều này là như thế Do bởi sự quan trọng trong quá trình tổng hợpcủa chúng, chúng tôi sẽ phân tích chi tiết sự acyl hóa với các dẫn xuất acid carboxylic.Bằng cách nghiên cứu các nguyên tắc trong các trường hợp, bạn có thể dễ dàng thấy đượckhả năng acyl hóa của các dẫn xuất acid carbonic

From the perspective of the nucleophiles, these SN reactions constitute acylations.Section 6.2 describes which acid derivatives perform such acylations rapidly as “goodacylating agents” and which ones undergo them only slowly as “poor acylating agents”,and why this is so Because of their greater synthetic importance, we will examine

thoroughly only the acylations with carboxylic acid derivatives Using the principles learned in this context, you can easily derive the acylating abilities of carbonic acid

derivatives.

6.2.1 Cơ chế và những quy luật tỷ lệ của các phản ứng S N trên Carbon carboxyl

Hầu hết các phản ứng SN của các acid carboxylic và các dẫn xuất của chúng xảy ratheo một trong ba cơ chế (Hình 6.2, 6.4, và 6.5) Nguyên tắc chung cho tất cả các cơ chế,trước khi chất thân hạch liên kết với carbon của nhóm carboxyl là phải tạo ra được chấttrung gian Trong chất trung gian này, carbon bị tấn công được thế bốn lần và ở dạng tứdiện Trạng thái này được gọi là chất trung gian tứ diện (trong các phương trình được viếttắt là “Tet Intermed.”) Tuỳ theo tính chất của tác chất, các chất trung gian tứ diện có thểđược mang điện âm, không mang điện, hoặc thậm chí mang điện dương

6.2.1 Mechanism and Rate Laws of S N Reactions on the Carboxyl Carbon

Most SN reactions of carboxylic acids and their derivatives follow one of threemechanisms (Figures 6.2, 6.4, and 6.5) A key intermediate common to all of them is thespecies in which the nucleophile is linked with the former carboxyl carbon for the firsttime In this intermediate, the attacked carbon atom is tetrasubstituted and thus

tetrahedrally coordinated This species is therefore referred to as the tetrahedral

intermediate (abbreviated as “Tet Intermed.” in the following equations) Depending on

the nature of the reaction partners, the tetrahedral intermediate can be negatively charged,neutral, or even positively charged

Chất trung gian tứ diện là chất có năng lượng cao Do đó, điện tích của nó tồn tạiđộc lập và cũng độc lập với cơ chế hình thành, nó được hình thành thông qua trạng tháichuyển tiếp, chậm hoặc nhanh Cả hai tính chất này tuân theo Định đề Hammond Cho dùtrạng thái chuyển tiếp của sự hình thành các chất trung gian tứ diện có năng lượng caohay thấp hơn so với năng lượng của trạng thái chuyển tiếp trong phản ứng tiếp theo của

nó hay không thì điều đó cũng cho phép chúng ta xác định liệu chất trung gian tứ diện nàyđược hình thành trong một phản ứng thuận nghịch hay bất thuận nghịch tương ứng Tuynhiên, trong bất kỳ trường hợp nào, chất trung gian tứ diện cũng là chất chuyển tiếp củacác bước xác định vận tốc của phần lớn các phản ứng thế thân hạch ở carbon carboxyl.Trong các phần sau chúng tôi sẽ chứng minh điều này bằng các phân tích động học củacác cơ chế thay thế quan trọng nhất.

The tetrahedral intermediate is a high-energy intermediate Therefore,independently of its charge and also independently of the detailed formation mechanism,

it is formed via a late transition state; it also reacts further via an early transition state.

Both properties follow from the Hammond postulate Whether the transition state of the

formation of the tetrahedral intermediate has a higher or a lower energy than the transition

state of the subsequent reaction of the tetrahedral intermediate determines whether this

intermediate is formed in an irreversible or in a reversible reaction, respectively Yet, in

any case, the tetrahedral intermediate is a transition state model of the rate-determining

step of the vast majority of S N reactions at the carboxyl carbon In the following sections

we will prove this statement by formal kinetic analyses of the most important substitutionmechanisms

Các phản ứng thế thân hạch trên Carbon carboxyl trong môi trường không acid

Hình 6.2 cho thấy cơ chế tiêu chuẩn của các phản ứng thay thế được thực hiện trêncác dẫn xuất acid carboxylic trong dung dịch trung tính hoặc baz Chất trung gian tứ diện(được hình thành trong bước xác định vận tốc) có thể được chuyển đổi sang sản phẩmthay thế thông qua hai cách khác nhau Cách ngắn hơn bao gồm một bước: nhóm rời X

được tách ra với hằng số vận tốc kelim Bằng cách này, sản phẩm thế được hình thành trong

tổng số hai bước Cách dài hơn với cùng một sản phẩm thế được thực hiện khi chất trunggian tứ diện bị proton hóa Phụ thuộc vào điều này xảy ra ở mức nào, theo Phương trình

6.1, theo giá trị pH và hằng số cân bằng Keq thể hiện tại Hình 6.2:

S N Reactions on the Carboxyl Carbon in Nonacidic Protic Media

Figure 6.2 shows the standard mechanism of substitution reactions carried out oncarboxylic acid derivatives in neutral or basic solutions The tetrahedral intermediate―formed in the rate-determining step―can be converted to the substitution product via twodifferent routes The shorter route consists of a single step: the leaving group X is

eliminated with a rate constant kelim In this way the substitution product is formed in atotal of two steps The longer route to the same substitution product is realized when thetetrahedral intermediate is protonated To what extent this occurs depends, according to

Equation 6.1, on the pH value and on the equilibrium constant Keq defined in Figure 6.2:

[Protonated Tet.Intermed.] = [Tet Intermed.] · Keq · 10–pH (6.1)Chất trung gian tứ diện được proton hóa có thể tách nhóm rời X với hằng số k 'elim.Sau đó, proton bị loại bỏ Qua đó, sản phẩm thay thế được hình thành trong tổng số bốnbước

The protonated tetrahedral intermediate can eject the leaving group X with a rate

constant k′elim Subsequently, a proton is eliminated Thereby, the substitution product isformed in a total of four steps

Diễn biến nào trong Hình 6.2 ưu tiên chuyển đổi chất trung gian tứ diện thành sảnphẩm thay thế? Câu trả lời gần đúng cho câu hỏi này là nếu một cân bằng giữa chất trunggian tứ diện tích điện âm và chất trung gian tứ diện trung tính được thiết lập và nếu các

hằng số cân bằng này lớn hơn nhiều so với hằng số kelim và k 'elim của các phản ứng của chấttrung gian tương ứng để cung cấp cho sản phẩm thay thế Trong điều kiện đó, chúng tacó:

Which of the competing routes in Figure 6.2 preferentially converts the tetrahedralintermediate to the substitution product? An approximate answer to this question ispossible if an equilibrium between the negatively charged and the neutral tetrahedralintermediate is established and if the rate constants of this equilibration are much greater

than the rate constants kelim and k '

elim of the reactions of the respective intermediates to givethe substitution product Under these conditions we have:

Intermed.]

[Tet

d

]productd[S

elim step

two N

-k

Tet

d[Protonated

]product

elim step

four N

-k

Các chỉ số “hai bước” và “bốn bước” trong Phương trình 6.2 và 6.3, tương ứng, đạidiện cho sự hình thành sản phẩm thông qua cách hai và bốn bước của cơ chế trong Hình6.2 Nếu chia Phương trình 6.2 cho Phương trình 6.3 và sau đó tích hợp lại, ta có:

The subscripts “two-step” and “four-step” in Equations 6.2 and 6.3, respectively,refer to the rates of product formation via the two-and four-step routes of the mechanism

in Figure 6.2 If one divides Equation 6.2 by Equation 6.3 and integrates subsequently,one obtains:

eq

pH '

elim

elim step

four N

-step - two

productS

Yield

productS

Yield

K k

Phương trình 6.4 cho thấy: trong các dung dịch baz mạnh, các sản phẩm thế thânhạch có thể được hình thành từ các dẫn xuất acid carboxylic theo hai bước Một ví dụ vềphản ứng như vậy là phản ứng xà phòng hóa PhC(═O)OEt + KOH → PhC(═O)O–K+ +EtOH Tuy nhiên, trong các dung dịch trung tính, giải pháp bốn bước để tạo sản phẩm thếthân hạch nên được ưu tiên Một ví dụ của loại phản ứng này là phản ứng thế amino:PhC(═O)OEt + NHMe2 → PhC(═O)NMe2 + EtOH

Equation 6.4 shows the following: in strongly basic solutions, SN products can be

produced from carboxylic acid derivatives in two steps An example of such a reaction is

the saponification PhC(═O)OEt + KOH → PhC(═O)O–K+ + EtOH However, in

approximately neutral solutions the four-step path to the SN product should predominate

An example of this type of reaction is the aminolysis PhC(═O)OEt + NHMe2 →PhC(═O)NMe2 + EtOH

Cuối cùng chúng tôi muốn kiểm tra động học của hai bước acyl hóa theo cơ chếtrong Hình 6.2 Chúng ta phải phân biệt giữa hai trường hợp Được đề nghị rằng chấttrung gian tứ diện hình thành một cách bất thuận nghịch và là kết quả trong bước xác địnhvận tốc, từ Phương trình 6.5 ta đưa ra công thức tính vận tốc cho sự hình thành sản phẩmSN

Finally we want to examine the kinetics of two-step acylations according to themechanism in Figure 6.2 We must distinguish between two cases Provided that the

tetrahedral intermediate forms irreversibly and consequently in the rate-determining step,

a rate law for the formation of the SN product (Equation 6.7) is obtained from Equation6.5

kadd [─C(═O)X][Nu ] − kelim [Tet Intermed.]

= 0 (because of the steady-state approximation) (6.5)

kelim [Tet Intermed.] = kadd [─C(═O)X][Nu ] (6.6)Inserting Equation 6.6 in Equation 6.2

tứ diện được hình thành thuận nghịch Điều đáng quan tâm, nó không quan trọng việc

hình thành chất trung gian tứ diện (kretro < kelim) trong bước xác định hay phản ứng tiếp theo (sau đó kretro > kelim).

In contrast, Equations 6.8–6.10 serve to derive the rate of product formation for anacylation by the two-step route in Figure 6.3 assuming that the tetrahedral intermediate is

formed reversibly Interestingly, it does not matter whether in the ratedetermining step the tetrahedral intermediate is formed (kretro < kelim) or reacts further (then kretro > kelim)

add

k k

k

Inserting Equation 6.9 in Equation 6.2

k k

Phương trình 6.7 và 6.10 không thể phân biệt trong thí nghiệm động học vì quyluật vận tốc sẽ có dạng sau đây trong cả hai trường hợp:

Equations 6.7 and 6.10 are indistinguishable in the kinetic experiment because the

experimental rate law would have the following form in both cases:

This means that from the kinetic analysis one could conclude only that the SN

product is produced in a bimolecular reaction One has no information as to whether the

tetrahedral intermediate forms irreversibly or reversibly

Người ta quan tâm gì về vấn đề thuận nghịch hay bất thuận nghịch của quá trìnhhình thành chất trung gian tứ diện trong Hình 6.2? Trả lời câu hỏi này là tương ứng với tỷ

lệ đã biết trong đó chất trung gian tứ diện đẩy nhóm X (với hằng số kelim) hoặc các chất thân hạch (với hằng số kretro) Kết quả của sự cạnh tranh này phụ thuộc vào việc nhóm X

hoặc chất thân hạch có mạnh hơn nhóm tách hay không Khi X là nhóm tách mạnh, chấttrung gian tứ diện do đó dự kiến sẽ hình thành bất thuận nghịch Điều này được xác định

là đúng cho tất cả các tác nhân acyl hóa Khi X là một nhóm tách yếu, chất thân hạch cóthể là chất mạnh hơn nên nó phản ứng với tác nhân acyl hóa để cung cấp chất trung gian

tứ diện cho một phản ứng thuận nghịch Việc thủy phân kiềm của nhóm amide là mộtđiển hình của loại phản ứng thay thế này Cuối cùng, khi khả năng tách của X và chất

thân hạch tương đương nhau, hằng số kretro và kelim cũng tương đương nhau Khi đó, chất

trung gian tứ diện phân hủy một phần vào tác chất và một phần vào sản phẩm Một ví dụđiển hình của loại cơ chế là thủy phân kiềm của este từ acid carboxylic Trong trường hợp

này, sự thuận nghịch của quá trình hình thành chất trung gian tứ diện đã được chứng minhbằng cách thực hiện các thủy phân với 18O trong NaOH (Hình 6.3): Các este không phảnứng được xác nhận là đã kết hợp với nguyên tử 18O trong nối đôi C═O.

What does one expect regarding the irreversibility or reversibility of the formation

of the tetrahedral intermediate in Figure 6.2? Answering this question is tantamount toknowing the ratio in which the tetrahedral intermediate ejects the group X (with the rate

constant kelim) or the nucleophile (with the rate constant kretro) The outcome of thiscompetition depends on whether group X or the nucleophile is the better leaving group.When X is a good leaving group, the tetrahedral intermediate is therefore expected to

form irreversibly This should be the case for all good acylating agents.When X is a poor

leaving group, the nucleophile may be a better one so that it reacts with the acylatingagent to give the tetrahedral intermediate in a reversible reaction The alkaline hydrolysis

of amides is an excellent example of this kind of substitution Finally, when X and the

nucleophile have similar leaving group abilities, kretro and kelim are of comparablemagnitudes Then, the tetrahedral intermediate decomposes partly into the startingmaterials and partly into the products A good example of this kind of mechanism is thealkaline hydrolysis of carboxylic acid esters In that case, the reversibility of theformation of the tetrahedral intermediate was proven by performing the hydrolysis with

18O-labeled NaOH (Figure 6.3):The unreacted ester that was recovered had incorporated

18O atoms in its C═O double bond

R C OEt O

kelim

R C O

O H +

+ 18 OH 2 ,

+ !8 18

R C OEt O

O H 18

O 18

H

R C O

O

H + 18

+ OEt detectable

phân kiềm của para-methylbenzoate trong nước, tỷ lệ kretro/kelim ít nhất là 0,13 (nhưng

chắc chắn không nhiều hơn nữa).

Fig 6.3 Alkaline hydrolysis of carboxylic esters according to the mechanism of Figure 6.2: proof of the reversibility of the formation of the tetrahedral

intermediate In the alkaline hydrolysis of ethyl para-methylbenzoate in H2 O, for

example, the ratio kretro/kelim is at least 0.13 (but certainly not much more)

Phản ứng thế thân hạch tại Carbon carboxyl thông qua một chất trung gian

tứ diện bền

Một biến thể của cơ chế thế của Hình 6.2 được thể hiện trong Hình 6.4 Chất trunggian tứ diện được hình thành trong bước bất thuận nghịch và không tiếp tục phản ứng chođến khi nó được đưa vào môi trường acid Nhìn chung, sản phẩm thay thế được tạo thànhtheo cách bốn bước của Hình 6.2 Nhưng ngược với quá trình chuẩn của nó, hai quá trìnhtách biệt được thực hiện trong toàn bộ quá trình thế diễn ra: thứ nhất, chất thân hạch phảiđược thêm vào; thứ hai, H3O+ phải được thêm vào

S N Reactions at the Carboxyl Carbon via a Stable Tetrahedral Intermediate

A variant of the substitution mechanism of Figure 6.2 is shown in Figure 6.4.Thetetrahedral intermediate is produced in an irreversible step and does not react further until

it is worked up with aqueous acid Overall, the substitution product is produced according

to the four-step route of Figure 6.2 But in contrast to its standard course, two separateoperations are required for the gross substitution to take place: first, the nucleophile must

be added; second, H3O+ must be added

Nu

with or without acid catalysis

HX or X

H

tetrahedral intermediate

Hình 6.4 Cơ chế phản ứng thế thân hạch ở carbon carboxyl thông qua một trung

The reactivity of carboxylic acid derivatives that react with nucleophiles according

to the mechanism in Figure 6.4 cannot be measured via the rate of formation of thesubstitution product Instead, the decrease in the concentration of the starting materialserves as a measure of the reactivity

Almost all substitution reactions on the carboxyl carbon undertaken by hydridedonors or organometallic reagents take place according to the mechanism of Figure 6.4(cf Section 6.5).

Các phản ứng S N xúc tác Proton trên Carbon carboxyl

Hình 6.5 cho thấy cơ chế quan trọng thứ ba của các phản ứng SN trên carboncarboxyl Nó liên quan đến phản ứng thế xúc tác proton của chất thân hạch yếu với tácnhân acyl hóa yếu Khi tác nhân acyl hóa yếu được proton hóa trong phản ứng cân bằngnhanh tại nhóm C═O, nó sẽ trở nên linh động hơn, cụ thể là, thành các ion carboxonium.Thậm chí một lượng xúc tác acid có thể làm tăng phản ứng vì một phần nhỏ ioncarboxonium tạo ra có thể bị tấn công dễ dàng bởi chất thân hạch Vì sự proton hóa củatác chất tiếp tục cung cấp một lượng ion carboxonium, dần dần toàn bộ tác nhân acyl hóathông qua giai đoạn trung gian này để tạo thành sản phẩm của phản ứng SN Sự ester hóabằng xúc tác proton của acid carboxylic hoặc thủy phân trong môi trường acid của cácamide được minh họa cho cơ chế phản ứng thế của Hình 6.5

Proton-Catalyzed S N Reactions on the Carboxyl Carbon

Figure 6.5 shows the third important mechanism of SN reactions on the carboxylcarbon It relates to proton-catalyzed substitution reactions of weak nucleophiles withweak acylating agents When weak acylating agents are protonated in fast equilibriumreactions at the carboxyl oxygen, they turn into considerably more reactive acylatingagents, namely, into carboxonium ions Even catalytic amounts of acid can increase thereaction rate due to this effect because even a small equilibrium fraction of the highlyreactive carboxonium ion can be attacked easily by the nucleophile Because protonation

of the starting material continues to supply an equilibrium amount of the carboxoniumion, gradually the entire acylating agent reacts via this intermediate to give the SN product

The proton-catalyzed esterifications of carboxylic acids or the acidic hydrolysis of amidesexemplify the substitution mechanism of Figure 6.5.

C X OH NuH

tetrahedral intermediate

kelim

with or without acid

OH NuH

+ HX or

X + H

C O Nu

- H

Hình 6.5 Cơ chế của các phản ứng thế thân hạch xúc tác proton ở carbon carboxyl;

Kprot là hằng số cân bằng của sự proton hóa của tác nhân acyl yếu.

Fig 6.5 Mechanism of proton-catalyzed S N reactions at the carboxyl carbon; Kprot is the equilibrium constant of the protonation of the weak acylating agent used.

Vận tốc phản ứng thế thân hạch ở carbon carboxyl được thể hiện trong Hình 6.5như sau:

The rate law for SN reactions at the carboxyl carbon according to the mechanismshown in Figure 6.5 can be derived as follows:

add

k k

k

For the initiating protonation equilibrium we have:

Equation 6.14 and Equation 6.15 inserted in Equation 6.13

k

k Kprot[─C(═O)X][H ][Nu ] (6.16)

Phương trình 6.13 chỉ ra rằng giai đoạn phản ứng kế cuối trong Hình 6.5 chậm hơn

so với giai đoạn cuối Phương trình 6.13 được đơn giản hóa bằng Phương trình 6.14.Phương trình 6.14 đòi hỏi phải biết về nồng độ của các ion carboxonium, là chất tham giaquá trinh phản ứng acyl hóa trong cơ chế này Phương trình 6.15 chứng minh nồng độ này

thông qua hằng số cân bằng Kprot của phản ứng hình thành các ion (Hình 6.5) Phương

trình 6.13 − 6.15 biểu thị định luật vận tốc của phản ứng SN theo cơ chế này, từ đó suy raPhương trình 6.16 Phương trình này đưa ra quy luật của phản ứng ba thành phần: phảnứng tỷ lệ thuận với nồng độ của các tác nhân acyl hóa, chất thân hạch, và các proton

The initial Equation 6.13 reflects that the second-to-last reaction step in Figure 6.5

is substantially slower than the last step Equation 6.13 is simplified using Equation 6.14.Equation 6.14 requires the knowledge of the concentration of the carboxonium ions,which are the acylating reagents in this mechanism Equation 6.15 provides this

concentration via the equilibrium constant Kprot of the reaction that forms the ion (Figure6.5) Equations 6.13–6.15 allow for the derivation of the rate law of the SN reactionaccording to this mechanism, which is given as Equation 6.16.This equation is the ratelaw of a trimolecular reaction: The rate of the reaction is proportional to theconcentrations of the acylating agent, the nucleophile, and the protons

Bước quyết định vận tốc của hầu hết các phản ứng S N quan trọng trên Carbon carboxyl

Tóm lại: các quy luật vận tốc cho các phản ứng SN tại carbon carboxyl biểu thị mộtđặc tính chung quan trọng cho dù cơ chế phản ứng thay đổi như thế nào trong Hình 6.2(quy luật vận tốc: Phương trình 6.7 hoặc 6.10), Hình 6.4 (quy luật vận tốc: Phương trình6.12), hoặc Hình 6.5 (quy luật vận tốc: Phương trình 6.16):

The Rate-Determining Step of the Most Important S N Reactions on the Carboxyl Carbon