¿Alguien puede explicar el mecanismo de reacción para esta sustitución de acilo nucleofílico?

Bueno, el mecanismo de reacción como se dibuja es bastante sencillo:

• El ataque nucleofílico de la amina sobre el grupo carbonilo, cuyo carbono es un electrófilo bastante bueno, ya que está unido con 2 oxígeno y desplaza el enlace más débil sobre este carbono, el segundo enlace del C = O, formando así la estructura. entre paréntesis,
• Cuando el doblete en el oxígeno “regresa” para volver a formar el C = O, hay 3 grupos salientes posibles: la amina (en cuyo caso vuelve a los materiales de partida), el grupo metilo (casi imposible), o El acetato: ¿cuál es el más estable? Es la amina o el acetato.
• Si la amina se va: vuelve a los materiales de partida (el primer paso puede ser un equilibrio)
• Si los acetatos se van, usted forma los productos, que no reaccionarán para volver a formar el intermedio entre paréntesis (el acetato no es un buen nucleófilo y la amida no es un buen electrófilo).
• Básicamente, puede considerar que el primer paso es un equilibrio, pero el segundo es irreversible. A partir de ahí, el principio de Le Châtelier impulsa toda la reacción hacia la formación de la amida.
• Usted escribió la salida del acetato y la desprotonación como simulaticas, lo cual puede no ser el caso: es mejor descomponerse en la formación del acetato y la amida protonada, luego el intercambio rápido de protones

Cuando pregunta por qué la amina es más reactiva que el agua, bueno, esto es solo por la diferencia en nucleofilicidad. Si observa el intermedio entre paréntesis, el nitrógeno tiene una carga positiva. Si el nucleófilo fuera H2O, sería un oxígeno con una carga positiva. Esto está lejos de ser imposible (después de todo, el anhídrido se puede hidrolizar), pero solo verifique estos valores: [H3O +] [Cl-] es básicamente HCl acuoso, un ácido fuerte (completamente disociado en agua), mientras que [PhNH3 +] [Cl- ] tiene un pKa de 4,6, lo que lo convierte en un ácido débil. Esto le dice que el nitrógeno está más “a gusto” con una carga positiva que el oxígeno. En realidad, espero que el agua también reaccione en esta reacción, y que generalmente se lleva a cabo con un exceso de anhídrido, en un disolvente razonablemente seco.

También tenga en cuenta que si escribe el mecanismo con agua como nucleófilo, después del ataque nucleófilo, el grupo saliente es H2O o acetato, y H2O es un grupo saliente bastante bueno, lo que significa que una vez que haya alcanzado el intermedio, retroceda para los materiales de partida será bastante fácil.

Si cambia el pH, los iones hidroxilo (OH-) son mejores nucleófilos y peor dejando grupos que H2O, por lo que puede esperar que la hidrólisis sea más fácil. Sin embargo, si está en un solvente orgánico (como CH2Cl2, que se usa muy a menudo para este tipo de reacción a escala de laboratorio), eso significa que realmente necesitaría usar hidróxidos como base (por ejemplo, NaOH o KOH), que usted ¡no lo haría, a menos que quiera más hidrólisis!

También me sorprendió que la amina fuera más reactiva frente al anhídrido acético en comparación con el agua, y habría estado de acuerdo con Daniel James Berger sobre la necesidad de un disolvente no acuoso. Pero aparentemente los laboratorios de enseñanza de la Universidad de Michigan (ver página 2 aquí) hacen esta reacción en el agua, no hay problema.

Puedo responder la segunda pregunta. El aumento del pH produciría el ion fenóxido NH2-C6H4-O (-) y el extremo fenóxido de la molécula probablemente sería el extremo más reactivo, dando el éster NH2-C6H4-O-CO-CH3. La disminución del pH permitiría que la anilina se protonara a HO-C6H4-NH3 (+), y la reacción no puede continuar debido a la falta de un par solitario disponible en el nitrógeno de anilina. Por lo tanto, necesitamos que el pH no sea demasiado ácido ni demasiado básico.