sn2, sn1, e2, e1 Flashcards
sn2
nukleofil substitution bimolekylär. nukleofilen donerar elektronpar till kolförening och byter ut den lämnande gruppen X i ett steg. den lämnande gruppen är från den svagaste bindningen tex C-Br. resulterar i inversion av stereokemin S/R. sker i ett steg
faktorer som påverkar sn2 reaktionen
nukleofilens styrka, vilket lösningsmedel, substratets struktur, den lämnande gruppens egenskaper
nukleofilens styrka: laddning och neutrala
styr hur snabbt reaktionen sker. laddade nukleofiler är alltid bättre nu eftersom de attraherar den positiva laddningen bättre. för neutrala nukleofiler ökar styrkan när man går ner i en grupp eftersom de föreningarna är mer polariserbara (delta laddningar).
elektronegativitet nukleofil
desto mer elektronegativ atom desto hårdare hålls elektronerna fast vilket för det mindre troligt att de vill donera elektroner i en polär reaktion. detta ser man tex i alkylhalider där föreningar med flour är mindre reaktiva än föreningar med jod
steriskt hinder nukleofil
R-grupper runt nukleofiliskt center utgör ett steriskt hinder för reaktionen.
polära protiska lösningsmedel- proton (väte) och polära
innehåller polära bindingar tex O-H eller N-H som bildar vätebindningar med lösta joner. dessa grupper omringar den lösta föreningen och hindrar interaktion mellan nukleofil och elektrofil. mindre atomer och molekyler solvatiseras mer och har därför svårare att reagera än stora ämnen. är bäst på att solvatisera (=stabilisera) negativa joner.
tex metanol
polära aprotiska lösningsmedel- aprotiska gillar anjoner
innehåller polära bindingar som inte kan bilda vätebindingar. ofta löser sig anjoner dåligt eftersom den positiva delen av solvatiseringen är mitt i molekylen och det blir ett steriskt hinder. anjoner blir mindre lösta och är bättre nukleofiler i aprotiska än protiska. generellt solvatiseras mindre föreningar bättre än större. solvatisering innebär alltid ett hinder för att reaktion ska ske eftersom de omringar reaktanterna och det kräves energi för att ta bort solvatisering. solvatisering sker eftersom det stabiliserar joner.
substratets struktur
nukleofilen attackerar substratet med 180 graders vinkel från C-X. fler och större R-grupper på C utgör ett steriskt hinder
elektrofilens styrka
positiva föreningar är bättre elektrofiler. desto mer elektronegativ atom kol är bunden till (X) desto större partitiell + laddning får kolet och blir därmed en bättre elektrofil
den lämnande gruppen X
ju svagare bas desto bättre lämnande grupp eftersom den är mer stabil. jod är bäst, flour är sämst. tex OH är aldrig lämnande grupp i sn2 eftersom den är en stark bas
E2
konkurrerar med sn2. bildar en dubbelninding och avlägsnar X och H-Nu. sker i ett steg genom att bas (Nu) attackerar väte och tar det (som en bas gör), elektronerna går ner till C=C och vidare till X. E-alken är huvudprodukt eftersom den har minst sterisk spänning. H och X bindningar är parallella = antiperiplana (KRAV för E2).
E2 vs SN2- hur vet man vilken som sker?
E2 gynnas av steriskt hinder kring X, att nu är stark bas, höga temperaturer
SN2 gynnas av bra nukleofiler, metalhalider som ej kan ingå i E2
SN1
unimolekylär dvs bara en av reaktanterna bestämmer hastigheten, ofta reagerar substratet med vatten som agerar nukleofil med fria elektronpar på syret. anledning att SN2 inte sker är för att elektrofilen har mycket steriskt hinder och reagerar med en svag nukleofil. mekanismen består av tre steg:
- heterolys av svagaste bindningen: X lämnar gruppen och vi får kvar en (tetriär) karbokatjon samt X-. karbokatjonen är en bra elektrofil och mkt reaktiv. långsammaste steget eftersom karbokat har hög energi. därmed är det bara substratet som bestämmer hastigheten på reaktionen = unimolekylär.
- vatten agerar nukleofil och attackerar positivt kol och binder dit.
- syra-bas reaktiondär substratet är syra och vatten är bas. vattnet attackerar vätet och bildar H3O+.
stereokemiska konsekvenser av sn1
1 enantiomer bildar ett racemat av R och S eftersom karbokatjonen inte har ett stereocenter.
faktorer som påverkar sn1:
eftersom nukleofilen inte ingår i det första steget spelar den ingen roll för reaktionen. desto stabilare X desto bättre lämnande grupp. substrat som ger tetriära karbokatjoner är bättre reaktanter. det finns dock flera primära som deltar i sn1 eftersom att C är bunden till R-grupp som är +M och stabilserar upp den med resonans. lösningsmedel som stabiliserar jonerna kommer att snabba på reaktionen. polära protiska stabiliserar båda + och - så det är bäst men aprotiskt funkar också.
