Halogenuhlovodíky, substituční a eliminační reakce
Přihlásit se
Halogenuhlovodíky, substituční a eliminační reakce (8/15) · 10:27

E1 eliminace: regioselektivita a stereoselektivita Již víme, čím se vyznačují E1 eliminace. Pojďme si ukázat, které produkty nám touto reakcí budou přednostně vznikat.

Navazuje na Stereochemii.
V minulém videu jsme viděli dehydrataci alkoholu za vzniku alkenu. A viděli jsme mechanizmus této reakce. V tomto videu se podíváme na regioselektivitu a stereoselektivitu těchto reakcí. Nejprve se budeme zabývat regioselektivitou. Napišme to. Regio... Tedy ve které oblasti (regionu) molekuly bude probíhat reakce. Toto je regioselektivita, tedy ve které oblasti molekuly bude probíhat reakce. Víme, že se dvojná vazba vytvoří mezi alfa a beta uhlíky. Ale co když máme různé beta uhlíky? A zde přichází regioselektivita. Podívejme se na reakci. Udělejme si trochu místa. Podívejme se na tuto reakci. Vložím -OH skupinu na cyklohexan. Vložím ji zde. A pak vložíme methylovou skupinu zde. Zkusíme zjistit produkty dehydratace. Když necháme tuto molekulu zreagovat s kyselinou sírovou a zahřejeme tuto směs, kde se vytvoří dvojná vazba? Pojďme určit alfa a beta pozici. Víme, že toto je uhlík alfa. Také víme, že oba uhlíky vedle alfy jsou beta uhlíky. Toto je beta uhlík a toto je beta uhlík. Víme, že na beta uhlících jsou vodíky. Vložme tyto vodíky sem. Víme, že na tomto horním uhlíku je pouze jeden vodík. A víme, že na dolním jsou dva vodíky. Toto jsou vodíky, které se mohou zúčastnit našeho mechanizmu, který jsme si ukazovali v minulém videu. Nazvěme tento horní uhlík beta jedna. To je beta jedna. A náš dolní uhlík je beta dva. Nakreslíme dvě rozdílné reakce. Pokud bychom toto nechali zreagovat s kyselinou sírovou při zahřívání a popřemýšleli o produktu, který by se mohl vytvořit s použitím vodíku z pozice beta jedna... Udělám toto pozicí beta jedna. Víme, že se dvojná vazba vytvoří mezi alfa a beta uhlíkem. Nakreslím produkty. Methylová skupina je zde. Vím, že -OH během mechanizmu odstoupí. Vytvořím dvojnou vazbu mezi alfa a beta uhlíkem. Toto je jeden možný produkt. Reakce může proběhnout v jediné možné oblasti. Podívejme se, co by se stalo, pokud reakce poběží přes uhlík beta dva. Přes tento uhlík beta dva. Vytvořím vazbu mezi uhlíkem alfa a beta. Nakresleme produkt. Zde je moje methylová skupina. Skupina -OH odstoupí ve formě vody. Dvojná vazba se vytvoří mezi alfa a beta uhlíkem. Zde mám dva odlišné produkty. Dva odlišné produkty této reakce. Otázka je, který z nich je hlavním produktem? Tato reakce je regioselektivní. Pojďme se podívat na stupně substituce našeho produktu. Pokud se podívám na tento horní produkt a podívám se na dva uhlíky ve dvojné vazbě. Jak je substituovaná tato molekula? K této dvojné vazbě jsou připojeny tři skupiny. A pak je zde vodík. Je celkem zřejmé, že je to trisubstituovaný alken. Pokud se podívám na tento produkt a podívám se i na dvojnou vazbu, toto jsou dva uhlíky v dvojné vazbě. Uhlík je zde a také zde. Tento alken je vlastně disubstituovaný. Mám trisubstituovaný alken proti disubstituovanému alkenu. V jednom z předchozích videí jsme hovořili o tom, že trisubstituovaný alken je stabilnější. Toto je stabilnější produkt. Vzhledem k tomu, že je stabilnější, tak dává smysl, že trisubstituovaný alken bude v produktu zastoupen ve vyšším množství. Je to okolo osmdesáti pěti procent. Asi osmdesát pět procent produktu bude trisubstituovaný alken. A pouze přibližně patnáct procent bude disubstituovaný alken. Tato reakce je regioselektivní. Stabilnější alken, stabilnější produkt, se nazývá Zajcevův produkt. Napíši to. Toto je Zajcevův produkt. To je ten, který se bude tvořit nejvíce. Pojďme udělat další příklad, kde zkusíme předpovědět hlavní produkt s použitím regioselektivity. Začněme znovu s alkoholem. Pojďme nakreslit alkohol a stejnou reakci. Dehydratace alkoholu vytvoří alken. Necháme to zreagovat s kyselinou sírovou při zahřívání. A znovu stanovíme alfa uhlík. Toto je alfa uhlík. Ten, který je vázaný s -OH skupinou. Kolik beta uhlíků mám v tomto příkladu? Toto je beta uhlík. Označím ho jako beta jedna. Toto je beta uhlík, označím ho jako beta dva. Toto je beta uhlík, označím ho jako beta tři. Udělejme všechny tři možnosti a zjistěme, jaké budeme mít produkty. Beta jedna: Vím, že se dvojná vazba vytvoří mezi alfa a beta uhlíkem. Nakresleme alken, který jsme předpověděli. Dvojná vazba se vytvoří mezi alfa a beta uhlíkem. Moje dvojná vazba se vytvoří zde, když -OH odstoupí jako voda. Toto je jeden možný produkt. Nakresleme, co by se stalo s použitím beta dva. S použitím protonu z beta dva, tedy cesta beta dva. Opakuji, že se dvojná vazba vytvoří mezi alfa a beta uhlíkem. Nakreslím uhlíkový řetězec. Toto je uhlíkový řetězec. Dvojná vazba je vytvořena mezi alfa a beta uhlíkem. Tentokrát je zde. Dvojná vazba je zde. Pokud srovnám produkt z beta dva s produktem z beta jedna, tak to jsou stejné molekuly. Tyto molekuly jsou přesně stejné. Jeden ze způsobů, jak to vyzkoušet, je pojmenovat obě. Pokud byste je pojmenovali... Pojďme je očíslovat. Toto bude uhlík jedna. Nejdelší řetězec zahrnuje dvojnou vazbu. Uhlík dva, tři a čtyři. Byl by to buten. Dvojná vazba na uhlíku jedna. Můžete říct 1-buten (nověji: but-1-en). Z uhlíku dva vychází methylová skupina, takže můžete říct: 2-methyl-1-buten Nebo jenom 2-methylbuten. 2-methyl-1-buten nebo 2-methylbuten. Pojmenujme molekulu nahoře. Toto by byl uhlík jedna, toto uhlík dva, toto by byl uhlík tři a toto uhlík čtyři. Doufám, že je zřejmé, že je to 2-methyl-1-buten. Když si nejste jistí, tak si molekuly pojmenujte. Je to způsob jak zjistit, že molekuly jsou totožné. Toto je jediný možný produkt, který jsme dostali. Pojďme se podívat na beta tři. Jaký bude produkt, když se jeden z beta tři vodíků bude účastnit reakce? Náš uhlíkový řetězec bude vypadat takto. Dvojná vazba se bude tvořit mezi alfa uhlíkem a uhlíkem beta tři. Vytvoří se zde takto. Toto je možný produkt. Z této reakce máme pouze dva produkty. Podívejme se, zda dokážeme vyřešit, který z nich bude nejstabilnější. Pokud se vrátím k produktu nahoře, 2-methyl-1-butenu... Chci ohodnotit tuto dvojnou vazbu. Je monosubstituovaná, di-, tri- nebo tetrasubstituovaná? Pokud zde vložím vodíky, tak je snazší vidět, že je pouze disubstituovaná. Toto je disubstituovaný produkt. 2-methyl-1-buten Pokud se podívám na dolní dvojnou vazbu, tak můžu vidět, že na dvojné vazbě jsou připojené tři skupiny. A zde je vodík. Tento produkt je trisubstituovaný. A víme, že více substituovaný produkt je stabilnější. Přibližně devadesát procent bude trisubstituovaných. A pouze asi deset procent bude disubstituovaných. Pojďme udělat další věc. Pojďme si v rychlosti říct něco o stereoselektivitě. Dělali jsme regioselektivitu, tedy která část molekuly se zúčastnila reakce. Udělejme stereoselektivitu, neboli jaký stereoizomer je vytvořen. Podívejme se na tuto reakci. Máme zde alkohol. Znovu dehydratační reakce. Určíme alfa uhlík, který je zde. A pak jsou dvě možnosti pro beta uhlíky. Pokud je molekula symetrická, tak každý beta uhlík je stejný. To nám, z hlediska produktů, ulehčuje život. Jaké možné produkty této reakce mohu nakreslit? Podívejte se... Dvojná vazba se vytvoří mezi alfa a beta uhlíkem. Pokud zde nakreslím uhlíkový řetězec a vložím dvojnou vazbu mezi alfa a beta uhlík... Toto je jeden možný produkt. Jaký je to stereoizomer? Toto je samozřejmě trans-stereoizomer. V minulém videu jsme viděli, že v tomto případě budou oba vodíky na opačných stranách dvojné vazby. Jeden z vodíků zde, druhý na opačné straně. Toto je trans-stereoizomer. Další možností by byla cis- verze. Mohl bych toto otočit z trans- do cis- verze pro další produkt. U dalšího produktu bych měl dvojnou vazbu... Na této dvojné vazbě by bylo cis- uspořádání. V tomto případě jsou dva vodíky, dvě identické skupiny, na stejné straně. Toto je tedy druhá možnost. Dva možné produkty, trans- a cis-. Který z nich bude hlavním produktem? V dřívějším videu jsme hovořili o tom, že trans- je stabilnější než cis- díky nižšímu sterickému pnutí. Přibližně sedmdesát pět procent produktu z této reakce bude trans- a asi dvacet pět procent produktu bude cis-.
video