Механізм ANRORC

Механізм ANRORC (англ. addition of nucleophile, ring opening and ring closure — приєднання нуклеофіла, розкриття та закриття циклу) — механізм реакції, що описує особливий тип реакцій заміщення.

ANRORC пояснює приєднання нуклеофілу, розкриття циклу та його закриття при атаці нуклеофілу на циклічні системи і допомагає пояснити утворення та розподілення продуктів в деяких нуклеофільних заміщеннях, особливо за участю гетероциклічних сполук.

Загальний опис

ANRORC overview

Механізм ANRORC  — механізм реакції заміщення в нітрогенвмісних ароматичних гетероциклічних сполуках під дією N-нуклеофіла (аміду лужних металів), що полягає в нуклеофільному приєднанні, розкритті циклу аніона або нейтрального σ-комплексу по С–N зв'язку і новій циклізації, які відбуваються послідовно одне за одним. Важливою особливістю цих реакцій є те, що атом N нуклеофіла, який повинен би здійснювати заміщення, обмінюється розташуванням у кільці з атомом N циклу (паралельно з ним може реалізуватися і механізм SN₂Ar).

Механізм цієї реакції значною мірою вивчався у реакціях метал амідних нуклеофілів (таких як амід натрію) та заміщених піримідинах (наприклад 4-феніл-6-бромпіримідин 1) в аміаку при низьких температурах. Основний продукт реакції — 4-феніл-6-амінопіримідин 2 з бромом, заміщеним на амін. Це виключає утворення аринового інтермедіату A, який також утворив би 5-заміщений ізомер.

Виключення другого інтермедіату в цій рекції, комплексу Мейзенгеймера B, на користь вікритого циклу інтермедіата ANRORC засноване на декількох експериментальних доказах. З іншими амінами, такими як піперидин, сполука з відкритим циклом після відщеплення бромоводню з утворенням нітрилу також є ізольованим продуктом реакції:

Більше доказів отримано ізотопним маркуванням дейтерієм в 5 положення. Атом дейтерію не присутній в продукті реакції і це знову ж таки є доказом механізму ANRORC, де інтермедіат з відкритим циклом 4 є таутомерною парою, яка забезпечує швидкий H-D обмін:

Останній доказ забезпечений експериментом з ізотопною перестановкою, де обидва атоми азоту в піримідиновому кільці заміщені ізотопом ¹⁴N в кількості до 3 % кожного:

В кінцевому продукті 4 (після кислотного гідролізу та бромування 2) приблизно половина ізотопного складу була відсутня, чітко вказуючи на те що один внутрішній атом азоту був заміщений зовнішнім атомом.

Джерела

• The SN(ANRORC) mechanism: a new mechanism for nucleophilic substitution Henk C. Van der Plas Acc. Chem. Res.; 1978; 11(12) pp 462 — 468; doi:10.1021/ar50132a005
• Vanderplas H. C. (1999). «S-N(ANRORC) reactions in azaheterocycles containing an „inside“ leaving group». Advances in Heterocyclic Chemistry 74: 9-86. ISBN 978-0-12-020774-9.
• Vanderplas H. C. (1999). «S-N(ANRORC) reactions in azaheterocycles containing an „inside“ leaving group». Advances in Heterocyclic Chemistry 74: 87-151. ISBN 978-0-12-020774-9.
• Глосарій термінів з хімії / уклад. Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Дон. : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.