Tvorba aromatického kruhu jsou k dispozici pro útok nucleophiles
Většina přípravků, aromatických sloučenin, které jsme viděli (jako elektrofilní aromatické substituce, stejně jako Suzuki reakce zahrnuté v předchozí části) zahrnují aromatický kruh, jako nukleofil, reagovat s elektrofilní činidlo. Nukleofilní aromatická substituce (v 17.1.) zahrnuje nukleofilní činidla, ale je omezena na kruhy se silnými skupinami odebírajícími elektrony ortho nebo para do odcházející skupiny. Nejvšestrannějším způsobem, jak zpřístupnit aromatické kruhy pro nukleofilní útok, je připravit arenediazoniové soli obsahující iont ArN2+. Níže uvedený diagram ukazuje různé možné reakce s arendiazoniovými solemi.
Arenediazoniové soli se snadno připravují z arylaminů (anilinů) pomocí procesu zvaného diazotizace. Proces zahrnuje rozpuštění Aminu ve vhodné kyselině, ochlazení v ledové lázni na 0-5 oC, poté přidání roztoku dusitanu sodného (NaNO2). Kyselina reaguje s NaNO2 tvoří kyselina dusitá (HNO2), která pak reaguje s arylaminových tvořit arenediazonium sůl. Nejběžnější solí pro tyto reakce je chlorid (vyrobený za použití kyseliny HCl), které jsou poměrně rozpustné, ale rychle se rozkládají při pokojové teplotě. V některých reakcích (jako je tvorba fenolu) však chloridový iont může interferovat a nahradit Cl, takže v těchto případech se používá síran (vyrobený pomocí H2SO4). Diazoniumsulfáty jsou o něco stabilnější než chloridy, ale jsou také obecně méně rozpustné, a proto je použití nepříjemnější. Diazonium tetrafluoroborates jsou vyrobeny z chloridy přidáním HBF4; oni jsou obvykle zcela nerozpustné, což jim umožňuje být odfiltrován, pak se suší pro rozklad bez vody představit zavedení fluoru do ringu. Tento způsob zavádění fluoru do aromatického kruhu se nazývá Balzova-Schiemannova reakce.
Arenediazoniové soli jsou užitečné meziprodukty a snadno ztrácejí reakci dusíku s různými nukleofily, jak je znázorněno na obrázku výše. Vzhledem k tomu, že dusík je velmi stabilní a ztrácí se jako plyn, poskytuje to silnou hnací sílu pro vznik těchto reakcí. V případě vody nebo jodidového iontu reaguje nukleofil bez nutnosti jakékoli katalýzy. Mnoho reakcí diazoniových solí je však katalyzováno mědí (I), v tomto případě je reakce označována jako Sandmeyerova reakce.
Jedna reakce, která zachovává dvou atomů dusíku zahrnuje spojky do jiného (elektron bohaté) aromatického kruhu, jak je znázorněno na levé části reakční schéma. To je velmi důležité v průmyslu umělých barviv, který byl založen hlavně výrobou těchto „azobarviv“ po objevení Perkinovy lila v roce 1856.
Použití v syntéze
Diazonium soli chemie, je založen na nucleophilic činidel používaných s elektrofilní aromatický kruh je komplementární k elektrofilní aromatické substituce (EAS, který používá elektrofilní činidla). Diazonium soli jsou snadno připraveny z aromatických látek přes tři krok syntézy:
Pokud ostatní substituenty jsou potřebné, tyto mohou být zavedeny během syntézy. Pokud je potřeba meta substituent, substituent je zaveden ve fázi nitro nebo před ní; pro ortho / para substituenty to lze provést ve fázi NH2. Amino skupinu v arylaminových (anilin) je velmi silný aktivátor, takže mnoho EAS reakce arylamines rychle zavést 2 nebo 3 substituenty, pokud NH2 skupiny reaktivita je moderuje tvorbu amidové – připomeňme si tuto metodu pro ochranu aminů pomocí acetylace, z kapitoly 16. V některých případech může být nový substituent také redukován během redukce nitroskupiny, jako při této syntéze metapropylbenzendiazoniumchloridu z benzenu:
Pro syntézu para izomer, arylaminových je acetylovaný před Friedel-Crafts reakce, pak deacetylated zahříváním s přebytkem aq. HCL těsně před diazotizací.
tato syntéza para izomeru ukazuje použití acetylové skupiny k řízení reaktivity aminoskupiny. (Alternativní syntéza by tomu mohla zabránit zavedením propylové skupiny nejprve před nitrací.) Ačkoli se tyto syntézy zdají být dlouhé, zahrnují syntetické kroky, které jsou spolehlivé a reprodukovatelné a sledují standardní vzorec. Také skutečnost, že různé substituenty mohou být zavedeny na vybraných pozicích podél cesty, činí tento přístup velmi cennou syntetickou sekvencí.