Halogenuhlovodíky, substituční a eliminační reakce
Přihlásit se
Halogenuhlovodíky, substituční a eliminační reakce (13/14) · 9:11

Jak rozpoznat, jestli nastane Sn1, Sn2, E1 nebo E2 Jak máme poznat, zda daný alkylhalogenid bude upřednostňovat substituci nebo eliminaci? A jestli bude mono- nebo bimolekulární? Zde si to ukážeme pro primární a terciální alkylhalogenidy.

Navazuje na Stereochemii.
Hovořili jsme o Sn1, Sn2, E1 a E2 reakci. Nyní musíme zjistit, kdy tyto reakce nastanou. Trik je v tom, že se nejprve musíte podívat na strukturu svého alkylhalogenidu. Pro primární alkylhalogenid nenastanou všechny z těchto reakcí. Například Sn1 a E1 reakce nenastanou v případě primárního alkylhalogenidu, protože Sn1 a E1 reakce požadují vytvoření karbokationtu a primární karbokationt není vůbec stabilní. Můžete si vybrat pouze mezi Sn2 a E2 reakcí, pokud máte primární alkylhalogenid. Sn2 reakce je svou podstatou nejpreferovanější. Podívejme se na příklad. Uděláme zde bromethan. Když necháme zreagovat bromethan s hydroxidem sodným. Naším úkolem je zjistit produkt této reakce. První věc, kterou uděláte, je identifikace vašeho nukleofilu. Hydroxidový anion by měl být můj nukleofil. Jak by byl klasifikován hydroxidový anion? Záporný formální náboj -1 značí, že pravděpodobně jde o silný nukleofil. Tak jako jsme viděli v posledním videu. Silný nukleofil by vás měl přivést na myšlenku Sn2 reakce, protože Sn2 mechanizmus vyžaduje silné nukleofily. Popřemýšlejme o hydroxidu, jako bázi. Víme, že tento hydroxidový anion by byl relativně silnou bází. Silná báze by vás měla přívést na myšlenku E2 mechanizmu. Zde máme Sn2 proti E2. Sn2 reakce probíhá rychleji pro primární alkylhalogenidy. Sn2 je ze své podstaty rychlejší. Popřemýšlíme, co bychom dostali za produkt cestou Sn2 mechanizmu. Sn2 mechanizmus, čili atak nukleofilního hydroxidového aniontu. Ve stejnou chvíli se tyto elektrony přesunou k bromu. Vytvoří se ethanol jako hlavní produkt. Sn2 poskytne hlavní produkt. Můžete získat vedlejší (minoritní) produkty z E2 eliminace. Pojďme udělat další. Udělejme stejný reaktant, tedy bromethan a nechejme ho zreagovat s terc-butoxidem draselným. Terc-butoxid sodný bude vypadat nějak takto. A zde vlevo máme náš alkoxid. Zaprvé identifikujte nukleofil. Bude to tento alkoxid. Bude tento nukleofil silný nebo slabý? V minulém videu jsme řekli, že alkoxidové ionty jsou silné nukleofily. Toto je obvykle ten případ, přesto je tento nukleofil velmi objemný. Tyto methylové skupiny snižují nukleofilitu této sloučeniny. Je zde zvýšené sterické bránění, což dělá nukleofil relativně slabý. To snižuje pravděpodobnost, že to bude Sn2. Snižuje to pravděpodobnost Sn2, protože ta požaduje silné nukleofily. Tedy nukleofily, které nejsou stericky bráněné. Snížení pravděpodobnosti Sn2. Pokud se zamyslíme nad bazicitou tohoto alkoxidu. Tak víme, že je to silná báze. Silné báze by upřednostnily eliminační reakce. Tedy E2 eliminační reakce. Snížili jsme pravděpodobnost Sn2, díky stericky bráněné bázi, čili slabému nukleofilu. Ale je to silná báze, takže bude reagovat E2 mechanizmem. Budeme tvořit alken podobný tomuto. Vezmeme proton, brom odstoupí, vytvoříme alken a jsme hotovi. U primárního alkylhalogenidu se zamysleme nad Sn2 oproti E2. Sn2 je z podstaty upřednostňováno, dokud nemáte slabý nukleofil a silnou bázi, protože tehdy bude silná báze reagovat cestou E2 mechanizmu. Podívejme se nyní na terciální alkylhalogenidy. Primární alkylhalogenidy jsou nejjednodušší, protože určujete pouze Sn2 nebo E2. Terciální alkylhalogenidy jsou další jednoduché. Terciální alkylhalogenidy... A znovu možnosti... Sn1, Sn2, E1 a E2. Terciální alkylhalogenidy nerady reagují cestou Sn2. Toto se nestane. Důvodem je to, že Sn2 mechanizmus vyžaduje snížené sterické bránění. Terciální alkylhalogenidy mají zvýšené sterické bránění, čímž uniknou Sn2 mechanizmu. Sn2 mechanizmus nenastane v případě terciálních alkylhalogenidů. Přesto můžete mít Sn1, E1 nebo E2. Eliminační reakce jsou upřednostňovány, když se bavíme o terciálních alkylhalogenidech. Pokud je přítomna silná báze, tak dostanete eliminační reakci. Podívejte se na terciální alkylhalogenid zde. Terc-butylchlorid reagující s hydroxidem draselným. Opět identifikuji možný nukleofil, což by byl tento hydroxidový anion. Popřemýšlím nad tím, zda je hydroxid silný nebo slabý nukleofil. Vím, že je silný, takže mě napadne, že je to možná Sn2. Vím, že Sn2 je zde nemožné. Přejdu k síle báze. Vím, že hydroxid je relativně silná báze, což mě přivádí k E2 mechanizmu. Vím, že eliminace je zde z podstaty upřednostňována. Pokud bude přítomna silná báze, tak dostanete eliminační reakci. Toto proběhne E2 mechanizmem. To, že je reaktant stericky bráněný nevadí E2 mechanizmu. Projděme rychle mechanizmem E2 eliminace. Zde je proton... hydroxid funguje jako báze a vezme proton. Tyto elektrony se pohnou sem a ve stejné chvíli tyto elektrony přejdou na chlor. Vytvoříme tento alken jako produkt. Fakt, že reaktant je stericky bráněn nevadí průběhu E2 eliminace. Opakuji, že pokud je přítomna silná báze, tak nastane eliminace. Chce to E2. Podívejme se na další reakci. Znovu použijeme terc-butylchlorid. Použijeme zde terc-butylchlorid. Tentokrát necháme zreagovat terc-butylchlorid s vodou. Voda bude náš možný nukleofil s volnými elektronovými páry. Toto je naše solvolýza. Jak bych měl klasifikovat vodu? Udělám svou nukleofilní klasifikaci. Volné elektronové páry znamenají, že se voda chová jako nukleofil, ale nemá formální náboj. Je to tedy relativně slabý nukleofil. Tím, že je voda slabý nukleofil, tak mě to přivádí k myšlence na Sn1. A co takhle síla vody jako báze... Víme, že se voda může chovat jako báze. Ale nereaguje... není to příliš dobrá báze. Je to slabá báze, což mě přivádí na myšlenku E1 eliminace. Učil jsem, že Sn1 a E1 požadují vytvoření karbokationtu. Prvním krokem je „vykopnutí" těchto elektronů na chlor, za vytvoření terciálního karbokationtu, který je relativně stabilní. Nyní máme 3 možnosti. Můžeme provést reakci cestou Sn1, nebo cestou E1 mechanizmu. Při Sn1 mechanizmu volné elektronové páry na kyslíku atakují karbokationt a poté, co ztratí proton se zde vytvoří terc-butanol. Toto je možný Sn1 produkt. Možný produkt E1, kdy se voda chová jako slabá zásada, čili si bere proton, a tím skončíte s alkenem. Získáte 2 produkty... Sn1 produkt a E1 produkt. Pro terciální alkylhalogenid můžete získat E2, Sn1 i E1 produkt. Jsou zde 3 možnosti. Zapamatujte si, že nejprve se musíte podívat na strukturu alkylhalogenidu. Potom se podívejte na nukleofil, zda je silný nebo slabý. Pak se nad ním zamyslete jako nad bází, zda je silný či slabý. S těmito vodítky pak můžete obvykle zjistit produkty reakce. Navíc E1 reakce je zde upřednostňována při vyšších teplotách. Pokud se zvyšuje teplota, tak je upřednostňován mechanizmus E1. Mohli byste získat dokonce více E1 produktu, kdybyste zvýšili teplotu. V příštím videu se budeme bavit o sekundárních alkylhalogenidech a uvidíte, že je to trochu těžší, než primární a terciální.
video