6.11: تفاعل S_N1: الحركية

تذكر أن معدل تفاعل S_N2 يعتمد على تركيز كل من المحبة للنواة والركيزة. في حين أن زيادة أساسيات المحبة للنووية تزيد من معدل تفاعلات S_N2 ، فإن العائق الفراغي المتزايد للركيزة يقلل من معدل التفاعل.

وهذا ما يفسر لماذا لا يمكن للهاليدات الثلاثية المعوقة بشكل استيري ، مع مجموعات الألكيل الضخمة ، الخضوع للاستبدال بآلية_{S N}2 ، على الرغم من وجود نوكليوفيلات قوية.

ومع ذلك ، عندما درس السير كريستوفر إنجولد وإدوارد دي هيوز حركية تفاعلات الاستبدال المختلفة في المحاليل المائية ، لاحظوا أن الهاليد الثلاثي ، مثل كلوريد ثلاثي البوتيل ، يخضع لآلية استبدال بديلة لإعطاء كحول ثلاثي البوتيل.

من أجل التحقيق في الآلية ، تم إجراء التفاعل أولا عند درجة حموضة محايدة بتركيز أيونات هيدروكسيد 10⁻⁷ M مع الماء باعتباره النواة السائدة ، وبعد ذلك ، في محلول هيدروكسيد 0.05 M ، حيث كان نوكليوفيل الهيدروكسيد الأقوى موجودا بكميات فائضة.

أشارت النتائج إلى أنه بغض النظر عن تركيز وطبيعة المحبة للنواة ، ظل معدل توليد المنتج ثابتا ، مما يشير إلى أن المحبة للنواة لم تكن متورطة في خطوة تحديد المعدل.

بدلا من ذلك ، يعتمد معدل التفاعل خطيا على تركيز الركيزة ، مما يشير إلى أن الركيزة فقط هي التي تشارك في خطوة تحديد المعدل.

نظرا لأن كيانا كيميائيا واحدا فقط كان متورطا ، يقال إن جزيئية هذه الخطوة غير جزيئية. لذلك ، فإن تفاعل الاستبدال هو من الدرجة الأولى لهاليد الألكيل ، والدرجة الصفرية للنواة ، والدرجة الأولى بشكل عام.

في جوهرها ، تصنف التفاعلات التي تتبع هذه الآلية على أنها استبدال ، أو محبة للنواة ، أو من الترتيب الأول ، أو باختصار على أنها تفاعلات S_N1.

• SN1 Mechanism - A type of substitution reaction where the rate is unimolecular.
• Substrate - The molecule that undergoes a reaction in the presence of a catalyst.
• Nucleophile - A species that donates an electron pair to an electrophile to form a chemical bond.
• Tertiary Alkyl Halide - A type of alkyl halide where the central carbon atom is connected to three other carbon atoms.
• Rate-Determining Step - The slowest step in a chemical reaction that determines the reaction rate.

• Define SN1 Mechanism - Explain the principles and process of this specific reaction (e.g., unimolecular nucleophilic substitution).
• Contrast Tertiary Alkyl Halide vs other substrates - Explain their differences and behaviours in an SN1 mechanism (e.g., reactivity, speed).
• Explore Rate-Determining Step - Describe its role and significance in the overall reaction (e.g., kinetic factors).
• Explain Nucleophile's Role - Short description focusing on its interaction with the substrate.
• Apply in Context - Short description of SN1 mechanism using real-world examples.

• What is the SN1 mechanism and how does it differ from others?
• What role does the substrate play in an SN1 reaction?
• What is the rate-determining step of an SN1 reaction?

• Students - Understand How the SN1 mechanism supports deeper understanding of organic chemistry.
• Educators - Provides a clear framework for teaching substitution reactions and reaction mechanisms.
• Researchers - Relevance for scientific study or methodology in the field of organic chemistry.
• Science Enthusiasts - Offer insights and foster broader interest and curiosity in chemistry.