Halogenuhlovodíky, substituční a eliminační reakce
Přihlásit se
Halogenuhlovodíky, substituční a eliminační reakce (8/14) · 7:28

Mechanismus E2 eliminace Vysvětlení mechamismu bimolekulární eliminace.

Navazuje na Stereochemii.
Zde je obecná reakce E2 eliminace. Zde vlevo máme alkylhalogenid, kde x je obecný halogen. Náš halogen je připojen k alfa uhlíku. A zde je beta uhlík připojený k tomuto uhlíku. Beta proton je nezbytný v tomto mechanizmu. Alkylhalogenid bude reagovat se silnou bází, alkoxidem. Kladný náboj na sodíku a záporný na alkoxidu. Silná báze a alkylhalogenid budou reagovat za vzniku alkenu. Dvojná vazba se vytvoří mezi alfa a beta uhlíkem takto. Pojďme se podívat na mechanizmus E2 eliminace. Překreslím náš původní alkylhalogenid. Pojďme ho sem vložit. Tyto čtyři atomy jsou v tomto mechanizmu nejdůležitější. Všechny tyto atomy jsou ve stejné rovině, to je důvod proč jsme nakreslili přímou čáru. Abychom předvedli, že vazby jsou ve stejné rovině. Z tohoto uhlíku vystupuje nějaká skupina směrem k nám a nějaká směrem od nás. Stejné je to na tomto uhlíku... nějaká skupina jde směrem k nám a jiná od nás. V našem mechanizmu bude báze procházet kolem. Nakreslím zde obecnou silnou bázi s volným elektronovým párem a formálním záporným nábojem. Volný elektronový pár se bude chovat jako Brönsted-Lowryho báze. Bude to příjemce protonu. Tento volný elektronový pár vezme tento proton. Vezme si proton a zanechá tyto dva elektrony na místě. Tyto dva elektrony se pohnou sem a vytvoří dvojnou vazbu mezi uhlíky. Reakce se zde však nezastaví. Protože kdyby ano, tak by tento uhlík napravo měl pět vazeb, což je nemožné. Tento uhlík tedy musí někde ztratit jednu vazbu. Nejjednodušeji může ztratit vazbu na tomto místě, když elektrony z této kovalentní vazby přejdou na halogen. Pojďme zde nakreslit produkt našeho mechanizmu. Dvojná vazba se vytvoří mezi našimi dvěma uhlíky. Halogen měl okolo sebe tři volné elektronové páry, pak získal další, což mu dodalo záporný formální náboj. Je stabilní, jako odstupující skupina, protože má elektronovou konfiguraci jako vzácný plyn. Tento mechanizmus je koordinovaně spojený, což znamená, že všechny děje proběhnou ve stejný čas. A vzhledem k tomu, že celková rychlost reakce E2 eliminace bude závislá na koncentraci dvou reaktantů. Bude závislá na koncentraci alkylhalogenidu a přítomné báze. Je to dimolekulární reakce, proto číslo dva v označení E2. E znamená eliminační reakce a dvojka znamená závislost rychlosti této reakce na koncentraci dvou reaktantů. Toto je opak E1 mechanizmu, o kterém jsme se bavili v dřívějších videích. Další důležitou věcí, kterou je třeba poznamenat o tomto mechanizmu je, že tyto čtyři atomy, o kterých jsme se bavili, vodík, uhlík, uhlík a halogen jsou ve stejné rovině. Nakresleme to znovu se zdůrazněním tohoto bodu. Máme tento vodík vázaný k tomuto uhlíku, ten vázaný k tomuto uhlíku a ten vázaný k halogenu. Všechny tyto čtyři vodíky jsou ve stejné rovině. Toto je nezbytné k vytvoření dvojné vazby v našich produktech. Vytvořili jsme v našem produktu pí vazbu. Orbitaly se musí překrýt určitým způsobem, a to je tehdy, když je vše ve stejné rovině. Můžeme říci, že tyto čtyři atomy jsou koplanární. Toto by byl příklad čtyř atomů ve stejné rovině... Napíši to... „koplanární". Máme náš vodík a halogen na opačných stranách, takže to nazveme „anti-koplanární" Uvidíme rozdíl v anti-koplanární konformaci, když si nakreslíme příklad druhé verze. Vodík a halogen jsou na stejné straně. Toto je příklad, kdy jsou všechny čtyři atomy koplanární. Tentokrát jsou vodík i halogen na stejné straně, takže to nazýváme „syn-koplanární" konformace. Vzhledem k tomu, že mluvíme o jednoduché vazbě, tak je zde možná její rotace. Můžu uvažovat nad tím, že tato vazba může rotovat z syn-koplanární konformace na anti-koplanární konformaci, což je nezbytné pro E2 eliminační mechanizmus. Anti-koplanární konformace je požadavkem pro průběh E2 eliminace. Občas nemusíte vidět použití termínu anti-koplanární. Občas totiž uvidíte termín anti-periplanární. Termín anti-periplanární znamená, že nejsou přesně v jedné rovině. Ale je to dostatečně blízko. Anti-periplanární je termín, který používá mnoho učebnic. Anti-periplanární konformace je nezbytná. Pojďme se podívat na skutečný mechanizmus E2 eliminační reakce. Pojďme se podívat na skutečnou reakci. Začněme s terc-butylchloridem. Zde máme terc-butylchlorid. Vložme volné elektronové páry na chlor. Necháme ho zreagovat se silnou bází (zásadou), řekněme hydroxidem sodným. Hydroxid sodný nám poskytne hydroxidové anionty do roztoku. Nakreslím zde hydroxidový aniont. Když budeme provádět naši reakci, tak se nejprve zaměříme na alkylhalogenid a určíme náš alfa a beta uhlík. Uhlík alfa je zde, připojený k chloru. Možné beta uhlíky budou... Zde dokreslím alfa uhlík... Toto by mohl být beta uhlík, toto také a nebo tento by mohl být beta uhlík. Všechny jsou možné beta uhlíky. Všichni tři jsou ekvivalentní, takže nezáleží na tom, který si vybereme. Řekněme, že bude reagovat proton z tohoto uhlíku. Toto je proton zahrnutý v našem mechanizmu. Popřemýšlejme o mechanizmu. Víme, že báze si vezme tento proton. Elektrony z této vazby přejdou sem a vytvoří dvojnou vazbu. To se stane zároveň, když tyto elektrony z jednoduché vazby, budou „vykopnuty" na tento chlor. Nakresleme produkty. Co se vytvořilo? Měli jsme OH⁻. Dva jeho volné elektronové páry se nezúčastnily acidobazické reakce. Jeden volný elektronový pár si vzal vodíkový proton, vytvořila se molekula vody a náboj byl odevzdán, protože OH⁻ a H⁺ vám dá H₂O. Další produkt, tedy hlavní organický produkt bude mít dvojnou vazbu. Vytvořili jste tento alken. A také jste dostali chlor, který měl tři volné elektronové páry a nyní má čtyři volné elektronové páry, což mu dává záporný formální náboj. Toto je mechanizmus E2 eliminace. Nejdůležitější je si zapamatovat, že je nutná anti-periplanární konformace atomů.
video