Pokud budete vyzváni k určení, zda nucleophilic substitution prochází SN1 nebo SN2 mechanismu, podívejte se na následující kritéria v daném pořadí:
1) Kontrola podkladu (alkyl halogenidy většinou): Pokud je primární substrát, mechanismus SN2.
2) pokud se jedná o terciární substrát, pak je mechanismus SN1 – žádné otázky, s tím jste hotovi.,
připomenutí o tom, jak třídit substráty jako primární, sekundární nebo terciární:
Pamatujte, že tohle reaktivita graf alkyl halogenidy v SN1 a SN2 substituční reakce:
Teď pojďme pochopit, proč je to takhle. Pokud byste měli udělat mechanismus SN1 na primárním substrátu, dostanete primární karbokaci. Nakreslíme hypotetický mechanismus SN1. Pamatujte, že SN1 znamená odchod skupiny a teprve poté nukleofilní útoky., To je definice z SN1 mechanismus, to je unimolecular mechanismus, tj. pouze jeden z reaktantů (v tomto případě substrátu) se podílí v kroku určujícím rychlost:
Co si musíte zapamatovat, pochopit problém s tímto mechanismem je, že primární carbocations jsou velmi nestabilní, a oni jsou prostě netvoří za normálních okolností., Takže, tento mechanismus je nemožné:
jediný způsob, jak dosáhnout náhrady je zapojit nukleofil a substrátu ve stejné době v kroku určujícím rychlost:
A to, podle definice, je SN2 mechanismu.
Proč nemůže terciární dělat SN2?
nyní se podívejme, proč terciární substráty mohou podstoupit pouze reakce SN1. Pokud byste měli provést mechanismus SN2 na terciárním substrátu, museli byste ukázat nukleofil, který útočí na substrát, zatímco opouštěcí skupina je stále tam (podle definice mechanismu SN2)., A opět, pojďme nakreslit hypotetický mechanismus pro toto:
problém je, že nukleofil nemá prostor pro přístup k uhlíku nesoucí odstupující skupina. Tento uhlík je obklopen (sterically brání) do sousedních uhlíků, které blokují přístup nukleofil.
nukleofil musí počkat, dokud odcházející skupina je pryč, a teprve pak je možné zaútočit., Rychlost celého procesu je proto určena (zpomalena) ztrátou odstupující skupiny, což je krok určující rychlost v mechanismu SN1.
takže shrnout:
Pokud je substrát primární-je to SN2
Pokud je substrát terciární-je to SN1
a co sekundární substráty?
nyní sekundární substrát-Potížista. U sekundárních substrátů je mechanismus určován převážně nukleofilem a principem je, že:
silný nukleofil dělá SN2, zatímco slabý nukleofil dělá SN1.,
V jednoduchých slov, silný nukleofil znamená reaktivní/agresivní/nestabilní nukleofil, tak ten, který je má velké elektronové hustoty (osamělé páry a zejména negativní náboj) a není šťastný zpracování této elektronové hustoty. Protože je reaktivní, nebude čekat na odchod skupiny, než zaútočí. Napadá a vykopává skupinu odchodu:
obecně se nukleofilita zvyšuje s bazicitou, tj. silné báze jsou lepší nukleofily.,
mohlo by být dobré přejít přes acidobazickou chemii a koncept pKa rozpoznat silnější báze. Zde jsou nejčastější silný nucleophiles:
Pokud, na druhé straně, máte slabý nukleofil, vyberte SN1 jako primární mechanismus pro reakci., Slabý nukleofil znamená, že to není tak reaktivní a nebude útočit, pokud odstupující skupina je pryč, a karbokation je tvořen:
Jakmile je kladně nabitý uhlík, který je přítomný v roztoku, pak nukleofil útoky, protože, přesto, že je slabý, má stále dostatečné elektronové hustoty k útoku na silně elektrofilní uhlík substrátu.
dva hlavní nukleofily jsou voda a alkoholy.
kromě nukleofilu hraje rozpouštědlo také roli při určování hlavního mechanismu nukleofilních substitučních reakcí., Zde je třeba si uvědomit, že polární aprotická rozpouštědla upřednostňují mechanismus SN2, zatímco polární protická rozpouštědla podporují mechanismus SN1.
tyto dva typy rozpouštědel jsou uvedeny v následující tabulce.
Určení SN1 nebo SN2 na základě stereochemie produktu
V některých případech můžete být požádáni, aby určit mechanismus, založený na struktuře, především stereochemického označení výrobku.,
Dvě důležité funkce, které potřebujete, aby si vzpomenout na toto:
- SN2 mechanismus prochází inverze konfigurace
- SN1 mechanismus prochází racemization
Tady, mluvíme o absolutní konfiguraci elektrofilní uhlík (ten připojený k opuštění skupiny).
takže pokud vidíte produkt jako jeden stereoisomer (tj., to se zobrazí jako klín, nebo dash – přesněji to je buď R nebo S), pak víte, že to musí být SN2 mechanismus:
Pokud výrobek je zobrazen jako směs dvou stereoizomerů (R a S na elektrofilní uhlík), pak mechanismus musel být SN1:
Někdy, chirální centrum může být zobrazen s hladké nebo zubaté čáry a to znamená, že mohou být klínem nebo dash, což znamená, že je směs R a S konfigurace.