VL 3 Nukleophile Substitution

Question 1

Nucleophile Substitution?

Answer 1

• 2 nucleophile Gruppen werden an einem Molekül ausgetauscht
• Molekül ist Elektrophil

Question 2

S_N2?Reaktiongeschwindigkeit?

Answer 2

-Nucleophile Substitution 2. Ordnung

r=k•[Nu]•[E]

->Reaktionsrate abhängig von Konzentration des Nucleophils und Elektrophils

Question 3

Molekülorbitale SN₂-Reaktion?

Answer 3

-Verschiebung Elektronendichte des Nukleophils(z.B. OH^-) in antibindendes sigma* der C-X Bindung(Kohlenstoff-Abgangsgruppe)

Question 4

Molekülgeometrie SN₂-Reaktion?

Answer 4

• Nucleophil bindet koordinativ an C-Atom-> pentakoordinierter Übergangszustand entsteht
• > bindung zur Abgangsgruppe spaltet sich und durch neue sterische Bedingungen klappen restliche Substituenten um

Question 5

Wovon ist die Geschwindigkeit beim SN₂ abhängig?

Answer 5

• abhängig davon wie sterisch anspruchsvoll die Substituenten sind
• z.B. primäres C-Atom-> Übergangszustand energetisch nicht sehr anspruchsvoll(geringe freie Aktivierungsenthalpie) -> sehr schnell
• tertiäres C-Atom -> freie Aktivierungsenthalpie zu groß -> findet nicht statt(SN1 ist möglich)

Question 6

SN1?Rate? Was lässt sich zum Produkt sagen?

Answer 6

• Nucleophile Substitution erster Ordnung
• langsame Abspaltung Abgangsgruppe(geschwindigkeitsbestimmender Schritt) ->Carbokation entsteht und reagiert schnell mit Nucleophil
• es entsteht ein Racemat aus Enantiomeren abhängig von Seite des Nucleophilen Angriffs
• Rate nur von Konzentration des Elektrophils abhängig: r=k•[E]

Question 7

Energiebilanz SN₁?

Answer 7

Question 8

Welche Faktoren beeinflussen die Geschwindigkeit der SN₁-Reaktion?

Answer 8

1. gute Abgangsgruppe, die als stabiles X^- vorliegt -> Energieberg wird herabgesekt
2. Stabilität Carbokationintermediat erhöht durch Restgruppen-> Herabsetzung freie Enthalpie des Intermediats führt auch zhur Herabsetzung der freien Enthalpie des Ünbergangszustands->da bereits partielles Carbokation des Übergangszustands stabilisiert wird
3. polare Lösungsmittel stabilisieren positive Ladung am Carbokation

Question 9

Wie funktioniert die sigma-Stabilisierung?

Answer 9

• >induktiver Effekt
• Carbokation-> planar mit unbesetztem p-Orbital
• wenn sigma Orbital eines benachbarten C und eines H-Atoms parallel dazu-> Hyperkonjugation-> wirkt stabilisierend
• benachbarte Methylgruppen besonders günstig

Question 10

Nukleophile Substitution mit ungeladenen Nukleophilen?

Answer 10

• freie Elektronenpaare am Nukleophil
• >Eleminierung Abgangsgruppe und Zwischenprodukt entsteht-> Proton wird abgegeben und Endprodukt entsteht
• z.B. Wasser als Nucleophil -> Alkohol entsteht