Halogenuhlovodíky, substituční a eliminační reakce
Přihlásit se
Halogenuhlovodíky, substituční a eliminační reakce (11/14) · 11:50

Stereoselektivita E2 eliminace Stereoselektivita E2 eliminačních reakcí a její důvod.

Navazuje na Stereochemii.
Pojďme si ukázat stereoselektivitu E2 eliminace. Tady mám nějaký alkylhologenid. Přičemž halogen mám vázaný na alfa uhlíku. Beta uhlík je ten hned vedle. Tedy tady máme beta uhlík s navázanými dvěma vodíky. Na druhé straně je taktéž beta uhlík. Za chvíli se budeme věnovat i jemu. Ale teď se budeme zajímat hlavně o beta uhlík na pravé straně. Beta uhlík napravo má na sobě vázány dva protony. Existují tedy hned dva protony, které se mohou účastnit reakce. Až si to nakreslíme pomocí Newmanovy projekce, uvidíme, že díky tomu budou vznikat dvě různé konformace. Tedy produktů bude víc. Jeden ze vznikajících stereoizomerů bude upřednostňován. O tom si tady něco povíme. Nejdříve nakreslíme Newmanovy projekce. Odsud se budeme dívat. A vazba mezi alfa a beta uhlíky pro nás bude v zákrytu. Na tuto vazbu se koukáme vlastně ze strany. Zkusme to nakreslit. Pokud s tímto stále bojujete, doporučuji si vytvořit molekulový model. Navíc se můžete podívat na video, které se Newmanovým projekcím věnuje. Koukáme tedy přímo na tento uhlík. Brom nám odtud vybočuje napravo. Podobně vodík vybočuje nalevo. A nakonec methyl, který jde dolů. Ještě jednou, brom napravo, vodík nalevo a methyl dolů. Teď to samé uděláme pro druhý beta uhlík. V rámci Newmanových vzorců to můžeme zakreslit pomocí kruhu. Co z druhého beta uhlíku vystupuje? Je tam methyl směřující nahoru, proto nakreslím methylovou skupinu směrem nahoru. Pak tam jsou dva vodíky, jeden nakreslím napravo a druhý nalevo. Takže kreslím, vodík nalevo a vodík napravo. Pojďme si to ještě překreslit. Nebudeme to nijak otáčet. Jen to maličko pozměníme. Brom dám nahoru. Tenhle vodík potom bude naspodu. Ještě jednou, neotáčím nic, jen se na to dívám z jiného úhlu. Když to tedy překreslím, stále v Newmanově projekci, jak to bude vypadat? Pořád budu mít uhlík s vodíkem nalevo od bromu, které vystupují z uhlíku. Methyl po otočení bude napravo. Teď jak to bude vypadat na uhlíku vzadu? Methylová skupina je stále mezi předním vodíkem a bromem. Tak jí tam do mezery nakreslím. Tady potom musí být vodík. A tady logicky též. Zatím jsem neprovedl žádnou rotaci, jen jsem změnil úhel pohledu. Tak tady mám Newmanovu projekci zadané molekuly. Mohli bychom to nakreslit pomocí prostorových vzorců. Z těch je to ještě o něco lépe vidět. Nakresleme tedy prostorový vzorec. Tady je uhlík vepředu, nakreslím jeho vazby. A ten je navázán na uhlík vzadu, jehož vazby nakreslím naopak. Na předním uhlíku je brom, který míří vzhůru. Potom vodík, který míří doleva. A napravo máme methylovou skupinu. Na uhlíku vzadu máme zde methylovou skupinu... ...trochu to tam namáčknu. Tady je vodík a tady též. Když jsme si to takto rozkreslili, můžeme se pustit do rozboru mechanismu. V zadání máme jakožto bázi ethoxid sodný. Ten má záporný náboj na kyslíku, který odštěpí vodík z jiné molekuly. Ten vezme z antiperiplanární konformace. Díky tomu, že jsme si nakreslili prostorový vzorec, to hezky vidíme. Zároveň si to můžem ukázat i zde na Newmanově projekci. Proton v antiperiplanární konformaci, to je ten, který je ve stejné rovině jako brom. Když se na to podíváme zde v Newmanově projekci, tady vidíme ten brom a tento vodík na beta uhlíku je antiperiplanární. Ještě si to ukažme na prostorovém vzorci. To bude tento vodík a tento brom. Vidíme, že jsou ve stejné rovině, ale každý na druhé straně. Proto se tam přidává ta předpona anti-. Pojďme si nakreslit mechanismus. Ukážeme si, že báze na sebe naváže tento proton, elektrony tvořící původní vazbu tam ale nechá. A ty následně vytvoří dvojnou vazbu. Na základě toho se odštěpí brom. Produkt této reakce bude tedy vypadat následovně. Bude to alken. Když si ty produkty nakreslíme, tak uvidíme, že původní dvě methylové skupiny budou na opačných stranách dvojné vazby. Na Newmanově projekci je to vidět ještě o něco lépe. Dvojná vazba se vytvoří mezi předním a zadním uhlíkem a methylové skupiny vůči sobě budou na opačných stranách. Pojďme si to ale nakreslit. Tady se nám vytvoří dvojná vazba, tato methylová skupina bude orientována takto a na druhé straně takto. Teď jsem nakreslil stereoizomer typu 'trans'. Toto je 'trans' stereoizomer. Je jedním z možných produktů, které můžou vzejít z tohoto beta uhlíku. Nesmíme však zapomenout na druhý beta vodík. Vraťme se teď k Newmanově projekci, kterou máme tady napravo, a zkusme z toho zjistit, co vznikne, pokud odtrhneme ten druhý proton. Ve výchozí struktruře máme jen jednoduché vazby. A ty mohou volně rotovat. Skupiny na zadním uhlíku tedy mohou rotovat. Pojďme si to nakreslit pootočené. Budu sledovat tento methyl. Pouze pootočím skupiny na zadním uhlíku. Jen posunu tento methyl na tuto pozici. Pojďme si to překreslit. Přední uhlík zůstane tak, jak je. Tedy sem překreslím brom, dále vodík doleva a methyl doprava. A na zadním uhlíku to bude pootočené a když to bude otočené, tak budeme mít methyl tady. Methylová skupina se rotací ocitne tady. Tím pádem vodíky budou tady a tady. To je další možná konformace. Kde je teď antiperiplanární vodík? Hledám vodík, který je ve stejné rovině jako brom, a to je přesně tento. Pojďme si to zase nakreslit v prostorovém vzorci. Jak bude vypadat prostorový vzorec? Bude to možná trochu těžší na představivost. Tady mám přední uhlík. A ten má tři vazby takto a zadní uhlík tímto způsobem na střídačku. Teď tam doplním skupiny prvků. Tady je navázán brom, tady vodík a tady methyl. Na zadním uhlíku mám tady vodík, tady je ta pootočená methylová skupina, A tady je druhý vodík. Toto teď nechám zreagovat s ethoxidem sodným. Ethoxid má záporný náboj. A díky tomu odtrhne antiperiplanární proton, který se nachází zde, jak můžeme vidět na prostorovém vzorci. Tento proton tedy sebere. Ještě to naznačím šipkou. A stejně jako minule se elektrony posunou sem a vytvoří dvojnou vazbu. Ve stejné chvíli odstoupí ze sloučeniny halogen. Co nám z toho tedy vznikne? Strukturu určím z polohy methylových skupin. Asi je zřejmé, že tato methylová skupina je na stejné straně, jako ta druhá. Při uvažování vzniku dvojné vazby je možná o něco jednodušší si to nakreslit v Newmanově projekci. Dvě methylové skupině na stejné straně. Jak tedy bude vypadat produkt? Nakreslím si tu dvojnou vazbu, ale tentokrát budou ty dvě methylové skupiny směřovat na stejnou stranu. Takovému produktu říkáme 'cis'. Tady vidíme, jak vypadá 'trans' a jak 'cis'. Otázkou je, jaký bude převládat. O tom jsme se bavili už v minulém videu, že 'trans' bude ten stabilnější. Proto to bude hlavní produkt. A je to ze sterických důvodů. Je to i vidět na Newmanově projekci. Když se k nim teď na chvíli vrátíme a zaměříme se na tuto methylovou skupinu, která je v pozici 'anti' vůči té druhé. Jsou tedy od sebe nejdál, co můžou být. A to je upřednostňované uspořádání. Pokud bychom se bavili o změně konformace, udělal bych větší šipku doleva. Protože toto je stabilnější. Směrem doprava nakreslím jen malou šipku. Vidíme totiž, že ve struktuře napravo jsou methyl blízkou u sebe, můžeme říct, že si překáží. Proto konformace napravo není ani zdaleka tak upřednostňována jako ta napravo. Z toho důvodu bude 'trans' produkt tím hlavním a 'cis' vedlejším. Ještě je tu ale jeden možný produkt. A ten je spojen s dalším beta uhlíkem, o kterém jsme se již bavili. Tedy pro shrnutí, zatím jsme se bavili o odtržení těchto dvou protonů. A ukázali jsme si sterickou selektivitu této reakce. Je tu ale ještě jeden beta uhlík, který na sobě nese dva vodíky. To nám dá ještě jeden produkt, ale tento bude jednodušší. Kvůli tomuto produktu si nebudeme muset kreslit všechny tyto komplikované vzorce. Pojďme si to tady rychle nakreslit. V této reakci už si nemusíme vůbec lámat hlavu se stereochemií. Prostě si tady nakreslím navázaný brom. Tady označím alfa uhlík a beta uhlík. A na tom beta uhlíku jsou beta vodíky. Jeden z nich si tu nakreslím. Teď tato molekula potká ethoxid sodný. Nakreslím si ho sem. Toto je ethoxid sodný. Ten tedy naváže tento proton a elektrony se posunou sem. Tím pádem brom zase odstoupí. Dostáváme tím takovýto produkt, má dvojnou vazbu mezi původním alfa a beta uhlíkem. Toto představuje nestabilní alken s dvojnou vazbou na konci řetězce. A z toho důvodu tento produkt nebude vznikat ve velké míře. Říkáme, že je to minoritní produkt této reakce. Toto uspořádání je v porovnání s 'cis' a 'trans' izomery, které jsou na obou stranách stabilizovány methylovou skupinou, mnohem méně zastoupené, jakožto produkt této reakce. To tedy byl příklad na stereoselektivitu reakce typu E2.
video