Hvis du bliver bedt om at afgøre, om nucleophilic substitution går gennem SN1 eller SN2 mekanisme, kig på følgende kriterier i den angivne rækkefølge:
1) Check substrat (alkyl halogenid oftest): Hvis det er en primær substrat, den mekanisme, der er SN2.
2) hvis det er et tertiært substrat, er mekanismen SN1 – ingen spørgsmål, du er færdig med dette.,
En påmindelse om, hvordan man klassificerer substrater som primære, sekundære eller tertiære:
Husk denne reaktivitet diagram af alkyl halogenider i SN1 og SN2 substitution reaktioner:
lad os Nu forstå, hvorfor det er sådan. Hvis du skulle lave en SN1-mekanisme på et primært underlag, ville du få en primær carbocation. Lad os tegne en hypotetisk SN1-mekanisme. Husk, at SN1 betyder, at den forlader gruppen forlader, og først derefter angriber nukleofilen., Det er definitionen af SN1-mekanisme, at det er en unimolecular mekanisme, altså kun en af reaktanter (i dette tilfælde substrat) deltager i sats bestemmelse trin:
Hvad du nødt til at huske, at forstå problemet med denne ordning er, at den primære vigtige forbindelser er gan er meget ustabile, og de er simpelthen ikke dannes under normale omstændigheder., Så, denne mekanisme er umuligt:
Den eneste måde at opnå en erstatning, er at inddrage nucleophile og substrat på samme tid i sats bestemmelse trin:
Og det er, per definition, er SN2 mekanisme.
Hvorfor kan ikke tertiær gøre SN2?
lad os nu se, hvorfor tertiære substrater kun kan gennemgå SN1-reaktioner. Hvis du skulle lave en SN2-mekanisme på et tertiært substrat, skulle du vise nukleofilen, der angriber substratet, mens den forlader gruppen stadig er der (pr., Og igen, lad os tage en hypotetisk mekanisme til dette:
problemet her er, at nucleophile ikke har plads til at få adgang kulstof, der bærer forlader gruppen. Dette kulstof er omgivet (sterisk hindret) af de nærliggende kulstofatomer, der blokerer nukleofilens adgang:
nukleofilen skal vente, indtil den forlader gruppen er væk, og først derefter kan den angribe., Derfor bestemmes hastigheden af hele processen (bremset) af tabet af den afgående gruppe, hvilket er det hastighedsbestemmende trin i SN1-mekanismen.
så for at opsummere:
hvis substratet er primært – det er SN2
hvis substratet er tertiært – det er SN1
hvad med de sekundære substrater?
nu er det sekundære substrat – troublemaker. For sekundære underlag bestemmes mekanismen stort set af nukleofilen, og princippet her er, at:
en stærk nukleofil gør SN2, mens en svag nukleofil gør SN1.,
I simple ord, er en stærk nucleophile betyder en reaktiv/aggressiv/ustabile nucleophile, så man, at den har en stor elektron densitet (enlige par, og især en negativ ladning) og er ikke glad for håndtering af denne elektron densitet. Fordi det er reaktivt, vil det ikke vente på, at den forlader gruppen, før den angriber. Det angriber og sparker ud den forlader gruppe:
generelt øges nukleofilicitet med basicitet, dvs.stærke baser er bedre nukleofiler.,
det kan være en god ide at gå over syrebasekemien og PKA-konceptet for at genkende stærkere baser. Her er de mest almindelige stærke nukleofiler:
Hvis du på den anden side har en svag nukleofil, skal du vælge SN1 som den primære mekanisme til reaktionen., Svage nucleophile betyder, at det ikke er så reaktive, og vil ikke angribe, medmindre de forlader gruppen er gået, og en carbocation er dannet:
Når der er et positivt ladet kulstof til stede i opløsningen, så den nucleophile angreb siden, på trods af at være svag, er det stadig har tilstrækkelig elektron densitet til at angribe kraftigt elektrofile kulstof af substratet.
de to vigtigste nukleofiler er vandet og alkoholerne.
ud over nukleofilen spiller opløsningsmidlet også en rolle i bestemmelsen af den vigtigste mekanisme i nukleofile substitutionsreaktioner., Her skal du huske, at polære aprotiske opløsningsmidler favoriserer SN2-mekanismen, mens polære protiske opløsningsmidler favoriserer SN1-mekanismen.
disse to typer opløsningsmidler er angivet i tabellen nedenfor.
bestemmelse af SN1 eller SN2 baseret på produktets stereokemi
i nogle tilfælde kan du blive bedt om at bestemme mekanismen baseret på produktets struktur, hovedsageligt stereokemi.,
To vigtige funktioner, du har brug for at huske på dette:
- SN2 mekanisme, der går gennem inversion af konfiguration
- SN1 mekanisme, der går gennem racemisering
Her taler vi om den absolut konfiguration af elektrofile kulstof (den ene er forbundet til den, der forlader gruppen).
så hvis du ser produktet som en stereoisomer (dvs ., det er vist som en kile eller et dash – mere præcist det er enten R eller S), så du ved, at det må have været en SN2 mekanisme:
Hvis produktet vises som en blanding af de to stereoisomerer (R-og S-af elektrofile kulstof), så er den mekanisme, der måtte være SN1:
nogle gange, chiralt center kan være vist med almindelig eller en wiggly linje, og dette indikerer, at de kan kile eller streg, hvilket betyder at det er en blanding af R-og S-konfigurationer.