최상의 답변
SN1, SN2, E1 및 E2 반응을 차례로 살펴 보았습니다. 이제 다음과 같이 말할 수 있습니다.
알킬 할라이드 (및 관련 종)에서 치환 반응과 제거 반응이 모두 발생합니다.
치환 및 제거를 수행하기 위해 다양한 친핵체 / 염기를 사용할 수 있습니다. 반응
대체 및 제거 반응에 다양한 용매를 사용할 수 있습니다.
또한 이탈 기 및 온도와 같은 요인의 중요성을 측정해야합니다.
이것은 생각해야 할 다양한 요소입니다. 발생할 수있는 몇 가지 상황의 예를 살펴 보겠습니다.
이것은 종종 유기 화학에서 가장 어려운 부분 중 하나입니다. 신입생 : 여러 (그리고 종종 모순되는) 요인을 평가하는 방법? 어떤 요소가 가장 중요한지 어떻게 알 수 있습니까? 베이스, 기질, 온도, 용매에주의를 기울입니까? 이와 같은 문제를 어떻게 분류합니까? 내가 전에 썼 듯이, SN1 / SN2 / E1 / E2를 결정하는 것은 프로 베터가 주어진 밤에 어떤 스포츠 팀이 이길 것인지를 평가하는 방법과 완전히 다르지 않습니다 (좋은 수비가 좋은 공격을 이기는가? 코칭이 얼마나 중요합니까? 그들의 최근 성과가 중요합니까?).
이 게시물과 다음 몇 가지에서는 반응이 SN1 / SN2 / E1 / E2를 통해 진행되는지 여부를 평가하는 방법에 대해 생각하는 한 가지 방법을 살펴 보겠습니다. 100 \% 완벽하지는 않지만 * 우리의 목적에 적합한 프레임 워크입니다. 80/20 지침의 집합으로 생각하십시오. 저는 이것을 다음과 같이 부릅니다.
SN1 / SN2 / E1 / E2를 결정하기위한 Quick N’Dirty Guide, Part 1
질문으로 시작합니다. 중요한 순서대로 다음과 같습니다.
기질
친핵체 / 염기
용매
온도
그것은 또한 내가 (적어도 처음에는) 사물을“안”으로 결정하기보다는 배제하는 경향이있는 접근 방식입니다. 즉, 어떤 옵션이 가능한지 결정하기보다는 불가능한 옵션을 결정하십시오. 미묘한 차이지만 가치있는 차이입니다. 목록에서 특정 반응을 건너 뛰고 나면 어떤 반응이 반응 조건과 가장 일치하는지 스스로에게 물어볼 수 있습니다.
기억하십시오. 이것은 “Quick N’Dirty”가이드입니다! 몇 가지 예외가 있습니다! (하단에있는 질문에 대한 자세한 내용)
이 4 가지 질문을 구체적으로 파악하기 전에 위와 같은 상황에서 가장 중요한 질문부터 시작하겠습니다.
반응을 평가하는 가장 중요한 단계는 먼저“이 분자에 어떤 유형의 작용기가 존재합니까? 이것은 작용기의 유형이 발생할 수있는 반응의 유형을 지시하기 때문입니다. 위의 질문에서 모든 출발 물질은 알킬 할라이드 또는 알코올입니다. 이러한 기질에 대한 치환 / 제거 반응이 가능합니다. 다른 많은 반응 유형 (예 : 첨가)은 그렇지 않습니다.
질문 1 : 기질
우리가 알킬 할로겐화물 / 알코올을보고 있다는 점을 감안할 때, 우리가 SN1 / SN2 / E1 / E2를 평가해야합니다. 다음 단계는 우리가 다루는 알킬 할라이드의 유형을 확인하는 것입니다.
가장 좋은 이탈기를 포함하는 탄소를 살펴보십시오. 일반적으로 이것은 Cl, Br, I 또는 좋은 이탈 그룹으로 작용할 수있는 다른 그룹입니다.
자신에게 질문하십시오.이 탄소는 1 차, 2 차 또는 3 차 탄소입니까?
우리는 SN1, SN2, E1 및 E2 반응에 대해 알고 있으며 다음과 같이 말할 수 있습니다.
SN2 반응에 대한 “큰 장벽”은 입체 장애입니다. SN2 반응의 속도는 1 차> 2 차> 3 차로 이동합니다.
SN1 및 E1 반응에 대한 “큰 장벽”은 카보 양이온 안정성입니다. SN1 및 E1 반응의 속도는 3 차> 2 차> 1 차 순서로 진행됩니다.
E2 반응은 그 자체로 “큰 장벽”이 없습니다 (나중에 입체 화학에 대해 걱정해야 함)
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그러면 결정을 단순화하기 위해 이러한 각 반응에 대해 알고있는 정보를 어떻게 적용 할 수 있습니까?
Quick N Dirty 규칙 # 1 : 기판이 기본 인 경우 SN1을 배제 할 수 있습니다. E1, 일차 탄수화물이 불안정하기 때문입니다 * (예외 사항은 아래 참조). 아직 E2를 확실히 배제 할 수는 없지만, 제가 콩을 흘려 보내고 tert- 부톡 사이드 이온 (예 : 칼륨 t- 부톡 사이드)과 같은 매우 입체 장애 ( “대량”) 염기를 사용하지 않는 한 거의 확실하게 SN2가 될 것이라고 말할 것입니다. KOtBu).
Quick N Dirty 규칙 # 2 : 기질이 3 차인 경우 3 차 탄소가 매우 입체적으로 방해되기 때문에 SN2를 배제 할 수 있습니다.
기질이 2 차인 경우 , 우리는 (아직) 아무것도 배제 할 수 없습니다.
보시다시피, 우리가 알고있는 정보를 바탕으로 지금까지 평가했지만 SN1 / SN2 / E1 / E2에 대한 결정을 내릴 수 없습니다. 최종 결정을 내리기 전에 몇 가지 다른 요소를 살펴 봐야합니다. 다음으로 친핵체 / 염기의 역할을 평가하겠습니다.
다음 포스트 : 친핵체의 역할
—————- 빠른 N DIRTY 가이드의 끝, 파트 1 ————————–
참고 : 기질에 대한 마지막 경고 : SN1 / SN2 / E1 / E2 반응은 알 케닐 또는 알키 닐 할라이드에서 발생하지 않는 경향이 있습니다. 따라서 아래 기질 중 하나를 보면 반응이 없을 가능성이 높습니다.
알 케닐과 알키 닐 할라이드가 너무 나빠? 글쎄, SN1, SN2, E1 메커니즘은 모두 이탈기를 포함하는 탄소에 상당한 양전하 축적을 수반하며, sp2 및 sp 하이브리드 탄수화물의 안정성은 sp3 하이브리드 탄수화물의 안정성보다 훨씬 낮습니다. sp와 sp2 음이온이 sp3 carbanion보다 더 안정적이라는 것입니다!].
E2 반응은 알켄의 CH 결합이 더 강하기 때문에 더 어렵습니다. [알 케닐 할라이드에서 발생할 수있는 E2의 한 예가 나중에 볼 수 있지만 요점은 매우 드뭅니다!]
—————— 예외 ———— –
* 많이 떠오르는 한 가지 질문은 다음과 같습니다. 예외가 있습니까? “입체 장애”와 “탄화 양이온 안정성”의 두 가지 테마를 염두에두고, 특히 입체 장애가있는 1 차 알킬 할라이드 또는 특히 안정적인 1 차 탄수화물을 가질 수있는 경우가 있습니다.
예를 들어, 아래의 알킬 할라이드 ( “네오 펜틸 클로라이드”)는 실제로 일차적이지만 일차 알킬 할라이드에 인접한 탄소에 너무 밀집되어 SN2 반응에서 본질적으로 불활성입니다. SN1 / E1 쪽에서, 아래의 알릴 할라이드는 1 차인 동안 SN1 / E1 반응을 겪을 수 있습니다. SN1 / E1 반응은 결과적인 탄수화물이 공명을 통해 안정화되기 때문입니다. 각 반응에 대한 “큰 장벽”을 염두에 두는 한 괜찮습니다.
답변 h2>
SN2, SN1, E2, & E1 :
대체 및 제거 반응
여기,
SN1- 친 핵성 치환 단 분자 반응
SN2- 친 핵성 치환 이분자 반응
E1- 제거 단 분자 반응
E2- 제거 이분자 반응
몇 가지 중요한 사실 :
• 친 핵성 치환 반응 (SN2 및 SN1)은 이탈기를 친핵체 (Nu : 또는 Nu :-)로 대체합니다.
• 제거 반응 (E2 및 E1 ) “의 손실로 이중 결합을 생성 A + “및”B :- “
• 그들은 서로 경쟁 할 수 있습니다.
친 핵성 치환 반응-SN2 반응 :
• 반응은 :
- 입체 특이성 (Walden Inversion of configuration)
- 공동 적-모든 결합이 동시에 형성되고 끊어짐
- 이분자-속도는 친핵체와 기질의 농도에 따라 다릅니다.
• 기질 :
- 1 차 (이탈기를 포함하는 탄소에서 하나의 치환체)
- 2 차인 경우 작동, 3 차인 경우 실패
• 친핵체 :
- 반응이 더 많은 경우 (예 : 더 많은 음이온 성 또는 더 기본적인 것.
탈퇴 그룹 :
- 더 안정적인 경우 가장 좋습니다. (즉, 음전하를 잘 지원할 수 있음) :
- TsO- (매우 좋음)> I-> Br-> Cl-> F- (나쁨)
- RF, ROH, ROR, RNH2는 SN2 반응의 기질이 아닙니다
- 이중 결합 탄소에 그룹을 남기는 것은 SN2 반응으로 대체되지 않습니다.
용매 : Polar Aprotic (즉 OH 없음)이 가장 좋습니다.
- 예 : dimethylsulfoxide (CH3SOCH3), dimethylformamide
(HCON (CH3) 2), 아세토 니트릴 (CH3CN).
- 양자 성 용매 (예 : H2O 또는 ROH)는 수소 결합에 의해 친핵체를 비활성화하지만 경우에 따라 사용할 수 있습니다.
친 핵성 치환 반응 – SN1 반응 :
• 반응은 다음과 같습니다.
- 비 입체 특이 적 (양쪽에서 친핵체에 의한 공격이 발생 함)
- 비 -c oncerted-중간 탄수화물 함유
- 단 분자-비율은 기질의 농도에 따라 다름
• 기질 :
- 3 차 또는 공액 (벤질 또는 알릴) 탄수화물이 형성 될 수있는 경우 최적의 그룹이 출발 할 때
- 일차 없음
• 친핵체 :
- 반응성이 더 높을 경우 (예 : 더 많은 음이온 또는 더 기본적인)
• 그룹 탈퇴 :
- SN2와 동일
- 더 안정적 일 때 가장 좋습니다 (예 :음전하를 잘 지원할 수 있음)
- 예 : TsO- (매우 좋음)> I-> Br-> Cl-> F- (나쁨)
- 그러나 3 차 또는 알릴 ROH 또는 ROR “은 강산성 조건에서 반응성이있어 OH 또는 OR을 대체 할 수 있습니다.
• 용제 :
- SN2와 동일
- 극성 Aprotic (즉 OH 없음)이 가장 좋습니다.
- 예 : dimethylsulfoxide (CH3SOCH3), dimethylformamide
( HCON (CH3) 2), 아세토 니트릴 (CH3CN).
- 양성 자성 용매 (예 : H2O 또는 ROH)는 비활성화되지만 경우에 따라 사용할 수 있습니다.
제거 반응-E2 반응 :
• 반응은 다음과 같습니다.
- 입체 별 (반 주위면 형상 선호, Syn- 주면면 형상 가능)
- 공연-모든 결합 형성과 파괴가 동시에 이루어짐
- 이분자 속도는 염기와 기질의 농도에 따라 다릅니다.
- 강력한 b가 선호합니다. ases
제거 반응 – E1 반응 :
• 반응은 다음과 같습니다.
- 비 입체-Zaitsev (Saytseff) 규칙을 따릅니다.
- 비 공통-탄수화물 중간체가 있음-3 차 이탈기에 선호 됨
- 단 분자-비율은 기질의 농도에 따라 다름
- 1 차 알킬 할로겐화물 (이탈 그룹)
- 강산은 3 차 또는 공액 탄수화물이 형성 될 수있는 경우 H2O 또는 OR로 OH의 손실을 촉진 할 수 있습니다.