SN2 Példák: Részletes betekintések és tények

Ebben a cikkben közelebbről közelítjük meg a nukleofil szubsztitúciós reakció mechanizmusát, azaz az SN2 a megfelelő sn2 példák segítségével, és miért van szükség ennek a mechanizmusnak az elemzésére.

Részletesen tanulmányozzuk a mechanizmust a segítségével SN2 példák, a mechanizmust befolyásoló tényezők, mint a nukleofil szilárdság, szénváz, kilépő csoport, oldószer stb. A reakcióban részt vevő sztereokémia, sebességet meghatározó tényezők és a reakció egészséges végrehajtási módjai a kívánt eredmény eléréséhez.

Először is, miért van szükség arra, hogy tudnunk kell, hogy egy reakció melyik mechanizmust követi? Ez egyszerűen azért van így, mert segít megjósolni azokat a körülményeket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy egy anyag reagáljon a jó termékhozam eléréséhez. Tehát közelebbi megközelítést alkalmazunk SN2 példa.

Jegyzet: A reakció sebessége mind a nukleofil, mind a szubsztrát koncentrációjától függ.

A nevekNA 2 a nukleofil szubsztitúciót jelenti – másodrendű reakció. Ebben a reakciómechanizmusban egy nukleofil megtámad egy szubsztrátot, és egy távozó csoport távozik, és ez egyszerre történik. A reakció egyetlen lépésben megy végbe.

A fentiekben reakció az SN2 példa Az OH nukleofilként működik, és ezzel egyidejűleg a jó távozó csoportnak számító klór távozik, az OH ekkor jön és kötődik.

S-t befolyásoló tényezőkN2 mechanizmus:

Nukleofil: Nagyon fontos szerepet játszik a mechanizmusban, mivel meghatározza a reakció sebességét, és minél erősebb a nukleofil, gyorsabb lesz a reakció. A negatív töltésű fajok nukleofilebbek, mint a semleges molekulák. Az OH előnyösebb más nukleofilekkel szemben, mivel anion, ezért nagyon reaktív.

Szénváz: Mindig előnyben részesíti az elsődleges szenet a tercier szénnel szemben, mert ha a szén szubsztituáltabb (tercier), mint a sztérikus gátlás miatt, akkor a nukleofil nehezen tudja megtámadni a szubsztrátot.

Jegyzet: A metil- és a primer alkilcsoport mindig S-vel reagálN2 mechanizmus, és soha nem SN1 mechanizmus, mert nem tud karbokációt képezni.

Csoport elhagyása: Ha a kilépő csoport jó, akkor a reakció gyorsabban megy végbe, ami a reakció sebességének növekedését eredményezi. A gyenge bázisok általában jó távozó csoportok, amelyek magukban foglalják az I-, Cl- és Br-halogenidek ionjait, valamint H-ionokat.2O. A csoportok, például a halogenid kilépésének fontos tényezői a C-halogenid kötés erőssége és a halogenidion stabilitása.

Sztereokémia: Amikor a kilépő csoport egy királis szénhez kapcsolódik, a szubsztrát konfigurációja megfordul. Ez azért történik, mert a nukleofil a kilépő csoporttal szemben támad.

sn2 példák

Átmeneti állapot megmondja a megbízhatóan reagáló struktúrák típusát és a reakció sztereokémiáját.

Az oldószer hatása: Leginkább poláris aprotikus oldószerben hajtják végre, mivel a poláris oldószer elősegíti a CX kötés disszociációját, ahol X a kilépő csoport, és az aprotikus oldószerek szolvatálják a kilépő csoportot, ezzel gyorsítva a reakciót.

A reakciómechanizmust befolyásoló egyéb tényezők segítségével sn2 példák:

Ha szomszédos C=C vagy C=O π rendszerek vannak jelen, ezek növelik a reakciómechanizmus sebességét. Tekintsük az SN2 példa az allil-bromidra, reakcióba lép alkoxidokkal és étereket képez. Megfigyelhető, hogy az SNAz allil-bromid 2 mechanizmusú vegyületei gyorsan reagálnak, mivel a kettős kötéssel szomszédos π-rendszer konjugációval stabilizálja az átmeneti állapotot.

A reakció középpontjában lévő p orbitál két parciális kötést hoz létre, amelyekben csak két elektron van (elektronhiányos), így további elektronsűrűség gyűjthető a szomszédos π rendszerből, ami stabilizálja az átmeneti állapotot, és így a reakció sebessége nő.

4. kép
Az összes S közöttNHa a kilépő csoport a karbonilcsoport mellett van jelen, akkor a reakció sokkal gyorsabban megy végbe.

SN2 Példa: A benzil-bromid és az alkoxidok reagálnak benzil-étereket képezve

Új dokumentum, 2021 11 28 2 1
Az amin reakciója
A kép jóváírása: Organic Chemistry Második kiadás, Jonathan Clayden, Nick Greeves és Stuart Warren.

A fenti reakcióban SN2 példa, az amin reakcióba lép aminoketonná, amely létfontosságú szerepet játszik a szintézis a drogoktól.

Leginkább az alkoholok nem jó elhagyó csoport, ezért a probléma megoldásához:

• Erős savval protonálhatjuk az OH-csoportot. Ez az alkoholt a megfelelő oxóniumionná alakítja, amely vízként elveszhet.

• Tudjuk, hogy a szulfonátok jó kilépő csoportok, ezért használhatjuk a tozil-csoportot, például a tozil-kloridot vagy a mezil-kloridot a H helyettesítésére a tozil csoportra, így alkil-szulfonátot kapunk.

További információ: Monomer példák

Reakció nitrogén nukleofillel:

Az aminok nagyszerű nukleofilek, de az ammónia és az alkil-halogenidek reakciója nem mindig képez egyedi termékeket. Ennek az az oka, hogy a szubsztitúcióból képződő termék majdnem ugyanolyan nukleofil, mint a kiindulási anyag, és ezért verseng az alkil-halogeniddel a reakcióban.

Ez a folyamatos alkilezés szekunder, tercier képződéséhez vezet, és csak a nem nukleofil tetra-alkil-ammóniumion képződésénél áll le. Az alkil ezen extra csoportjai az elektronsűrűséget N-re tolják, így a termék reaktívabb lesz, mint az előző.

Ez a probléma megoldható az ammónia azidionnal való helyettesítésével. Ez egy háromatomos faj, amely mindkét végén nukleofil. Ez egy karcsú elektronokból álló rúd, amely mindenféle elektrofil helyre képes beilleszkedni. Elérhetősége vízoldható nátriumsó NaN formájában van3.

Az azid csak egyszer lép reakcióba alkil-halogenidekkel, mivel a keletkező termék, azaz az alkil-halogenid már nem nukleofil állapotban.

Tudjon meg többet:SZÉNHIDRÁTOK

Közelítsük meg közelebbről az S potenciális energiaprofiljátN2 reakció.

Amikor balról jobbra haladunk a periódusos táblázatban, a nukleofilitás csökken, majd balról jobbra nő az elektronegativitás. Ezért a nagy elektronegativitás kedvezőtlen, mivel a szorosan tartott elektronok viszonylag kevésbé állnak rendelkezésre az S-ben lévő szubsztrátumhoz való adományozáshoz.N2 reakció. Ezért azt mondják, hogy az OH nukleofilebb, mint az F- és az NH3 nukleofilebb, mint a H2O.

Új dokumentum, 2021 11 29 1 1
Energia profil diagram
A kép jóváírása: Organic Chemistry mechanizmus, Ahluwalia

Jegyzet: A keményebb nukleofilek növelik a reakció sebességét a lágy nukleofilekhez képest.

Az S potenciális energia profiljaNA fenti 2. mechanizmus azt mutatja, hogy csak egy átmeneti állapot létezik, és nem képződik intermedier a reagens és a termék között, mivel ez egylépéses reakció. A reagensek energiája valamivel nagyobb, mint a termékeké, mivel a reakciók exoterm reakciók.

Az átmeneti állapot energiája jóval magasabb, mivel öt koordinált szénatomot foglal magában, amely két részleges kötésből áll. A legfelső részen található domb az Sn2 reakció átmeneti állapotának felel meg. Az aktiválás szabad energiája a reaktánsok és az átmeneti állapot közötti szabadenergia különbségének felel meg.

A reakció szabadenergia-változása a reaktánsok és a termékek szabadenergia-különbségének felel meg. A reakció gyorsabban megy végbe, ha alacsony az aktiválási szabad energiája, mint a nagyobb szabad aktiválási energiával rendelkezőnek.

A kemény nukleofilek közé tartozik a H-, CH3-

Mérsékelt nukleofil – RO- , R-NH-

Lágy nukleofil – Cl-,

Gyakran ismételt kérdések-

1. Miért nem kedvező vagy lassabb az Sn2 reakció mechanizmusa poláris protikus oldószerekben?

Ez azért van így, mert a nukleofileket poláris protikus oldószerek oldják fel, ami gátolja az Sn2 mechanizmusban való részvételét.

2. Abban a reakcióban, ahol a CH3 nukleofil, melyik lesz gyorsabb a) CH3-Br b) CH3-I?

Válasz: A reakció gyorsabb lesz CH3-I-vel, mivel az I- jó kilépőcsoport, valamint stabilabb a Br-hez képest, mivel kisebb a töltéssűrűsége.

3. Miért részesítik előnyben az Sn2 reakciók az elsődleges szenet?

Ans. Ez azért van így, mert ha a szén szubsztituáltabb, mint a megfelelő sztérikus akadály, akkor a nukleofilek nehezen tudják megtámadni a szubsztrátot.

Is Read: