Příklady SN2: Podrobné statistiky a fakta

V tomto článku přiblížíme mechanismus nukleofilní substituční reakce, tj. S_N2 pomocí vhodných příkladů sn2 a proč je potřeba tento mechanismus analyzovat.

Mechanismus budeme podrobně studovat pomocí S_NPříklady 2faktory ovlivňující mechanismus, jako je síla nukleofilu, uhlíková kostra, odstupující skupina, rozpouštědlo atd. Stereochemie zapojené do reakce, faktory určující rychlost a zdravé způsoby, jak provést reakci k dosažení požadovaného výsledku.

Za prvé, proč je potřeba, abychom věděli, jaký mechanismus bude následovat? Je to jednoduše proto, že pomáhá předpovídat typ podmínek, které jsou nutné pro reakci látky, aby se získal dobrý výtěžek produktů. Takže budeme mít bližší přístup pomocí S_N2 příkladů.

Poznámka: Rychlost reakce závisí na koncentraci nukleofilu i substrátu.

Jména_N2 znamená nukleofilní substituci – reakci druhého řádu. V tomto reakčním mechanismu nukleofil napadá substrát a odstupující skupina odchází a k tomu dochází současně. Reakce probíhá pouze v jednom jediném kroku.

Ve výše uvedeném reakce S_N2 příklad OH působí jako nukleofilní útok a současně odchází chlor, což je dobrá odstupující skupina, OH přichází a připojuje se v tomto bodě.

Faktory ovlivňující S_N2 mechanismus:

• Síla nukleofilů

• Karbonová kostra

• Opuštění skupiny

• Solventní

Nukleofil: Hraje velmi důležitou roli v mechanismu, protože určuje rychlost reakce a čím silnější nukleofil rychleji bude reakce. Záporně nabité druhy jsou více nukleofilní ve srovnání s neutrálními molekulami. OH je preferován před jinými nukleofily, protože je aniontem, a proto je velmi reaktivní.

Karbonová kostra: Vždy dává přednost primárnímu uhlíku před terciárním uhlíkem, protože pokud je uhlík více substituovaný (terciární) než kvůli sterické zábraně, stává se pro nukleofil obtížné napadnout substrát.

Poznámka: Methyl a primární alkylová skupina vždy reagují S_N2 mechanismus a nikdy S_N1, protože nemůže tvořit karbokation.

Opuštění skupiny: Pokud je odstupující skupina dobrá, reakce bude probíhat rychleji, což povede ke zvýšení rychlosti reakce. Obvykle jsou slabé báze dobře odstupující skupiny, které zahrnují ionty halogenidů I-, Cl- a Br- a také H₂O. Důležitými faktory pro odcházející skupiny, jako je halogenid, je síla C-halogenidové vazby a stabilita halogenidového iontu.

Stereochemie: Když je odstupující skupina připojena k chirálnímu uhlíku, dochází k inverzi konfigurace substrátu. Stává se to proto, že nukleofil útočí přesně naproti odcházející skupině.

Přechodový stav nám říká typ struktur, které reagují spolehlivě, a stereochemii reakce.

Účinek rozpouštědla: Většinou se provádí v polárním aprotickém rozpouštědle, protože polární rozpouštědlo napomáhá disociaci vazby CX, kde X je odstupující skupina a aprotická rozpouštědla solvatují odstupující skupinu, čímž urychlují reakci.

Další faktory ovlivňující reakční mechanismus použitím příklady sn2:

Jsou-li přítomny sousední systémy C=C nebo C=O π, zvyšují rychlost reakčního mechanismu. Zvažte S_N2 příklady allylbromidu, reaguje s alkoxidy a tvoří ethery. Je pozorováno, že v S_N2 mechanismu sloučeniny allylbromidu reagují rychle, protože π systém, který sousedí s dvojnou vazbou, stabilizuje stav přechodu konjugací.

Orbital p přítomný ve středu reakce vytváří dvě částečné vazby, které mají pouze dva elektrony (elektron-deficientní), takže další elektronová hustota může být získána z přilehlého π systému, který stabilizuje stav přechodu, a proto se rychlost reakce zvyšuje.

S_N2 Příklad: Benzylbromid a alkoxidy reagují za vzniku benzyletherů

Ve výše uvedené reakci S_N2 příklady, amin reaguje za vzniku aminoketonu, který hraje zásadní roli v syntéza drog .

Většinou alkoholy nejsou dobré opouštějící skupiny, takže tento problém vyřešíte takto:

• OH skupinu můžeme protonovat silnou kyselinou. Tím se alkohol přemění na příslušný oxoniový iont, který se může ztratit jako voda.

• Víme, že sulfonáty jsou dobré odstupující skupiny, takže můžeme použít tosylovou skupinu, jako je tosylchlorid nebo mesylchlorid, nahradit H tosylovou skupinou, což vede k alkylsulfonátu.

Přečtěte si více o: Příklady monomerů

Reakce s dusíkovým nukleofilem:

Aminy jsou skvělé nukleofily, ale reakce amoniaku a alkylhalogenidů nebude vždy tvořit jednotlivé produkty. Je to proto, že produkt vzniklý substitucí je téměř stejně nukleofilní jako výchozí materiál, a proto v reakci soutěží s alkylhalogenidem.

Tato alkylace kontinuální vede k tvorbě sekundárního, terciárního a končí až při tvorbě nenukleofilního tetra-alkylamoniového iontu. Tyto zvláštní skupiny alkylů tlačí elektronovou hustotu na N, což vede k tomu, že produkt je reaktivnější než předchozí.

Tento problém lze překonat nahrazením amoniaku azidovým iontem. Jedná se o tříatomový druh, který je na obou koncích nukleofilní. Jedná se o štíhlou tyč skládající se z elektronů, která se dokáže vložit do všech druhů elektrofilních míst. Je dostupný ve formě ve vodě rozpustné sodné soli NaN₃.

Azid reaguje s alkylhalogenidy pouze jednou, protože vzniklý produkt, tj. alkylhalogenid již není v nukleofilním stavu.

Přečtěte si více o:KARBOHYDRÁTY

Pojďme se blíže přiblížit potenciálnímu energetickému profilu S_N2 reakce.

Když jdeme v periodické tabulce zleva doprava, nukleofilita klesá a následně se zvyšuje elektronegativita zleva doprava. Vysoká elektronegativita je tedy nepříznivá, protože pevně držené elektrony jsou relativně méně dostupné pro darování substrátu v S_N2 reakce. Proto se říká, že OH je více nukleofilní než F- a NH₃ je nukleofilnější než H₂O.

Poznámka: Tvrdší nukleofily zvyšují rychlost reakce ve srovnání s měkkými nukleofily.

Potenciální energetický profil S_NMechanismus 2 výše ukazuje, že existuje pouze jeden přechodný stav a nedochází k tvorbě meziproduktu mezi reaktantem a produktem, protože se jedná o jednokrokovou reakci. Energie reaktantů je mírně vyšší než energie produktů, protože reakce je exotermická reakce.

Energie přechodového stavu je poměrně vyšší, protože se jedná o pětikoordinované atomy uhlíku sestávající ze dvou parciálních vazeb. Vrch, který je v nejvyšší části, odpovídá přechodovému stavu reakce Sn2. Volná energie aktivace odpovídá rozdílu ve volné energii mezi reaktanty a přechodovým stavem.

Změna volné energie pro reakci odpovídá rozdílu volné energie mezi reaktanty a produkty. Reakce proběhne rychleji, když má nízkou volnou aktivační energii ve srovnání s reakcí s vyšší volnou aktivační energií.

Mezi tvrdé nukleofily patří - H-, CH3-

Střední nukleofil – RO-, R-NH-

Měkký nukleofil – Cl-,

Často kladené otázky-

1. Proč není reakční mechanismus Sn2 v polárních protických rozpouštědlech příznivý nebo pomalejší?

Ans. Je tomu tak proto, že nukleofily jsou solvatovány polárními protickými rozpouštědly, což inhibuje jejich schopnost účastnit se mechanismu Sn2.

2. V reakci, kde CH3 je nukleofil, který níže bude probíhat rychleji a) CH3-Br b) CH3-I ?

Ans. Reakce bude rychlejší s CH3-I, protože I- je dobrá odstupující skupina a je také stabilnější ve srovnání s Br-, protože má menší hustotu náboje.

3. Proč reakce Sn2 preferují primární uhlík?

Ans. Je tomu tak proto, že pokud je uhlík více substituován než kvůli sterické zábraně, je pro nukleofil obtížné napadnout substrát.

Také čtení:

• Purinové příklady
• Příklady nukleotidů
• Příklady lomu zvuku
• Příklady slitin
• Příklady exotermických reakcí
• Příklady síly pružiny
• Příklady elektrostatických sil
• Příklady metatetických reakcí
• Příklady funkčních monomerů
• Příklady pohyblivých kladek