Abgangsgruppen

Bei einer nukleophilen Substitutionsreaktion verdrängt ein Nukleophil eine funktionelle Gruppe – die sogenannte Abgangsgruppe – am Kohlenstoffatom im Substrat, um ein substituiertes Produkt zu erhalten.

Ein Substrat mit einer guten Abgangsgruppe erleichtert den Verdrängungsprozess und beschleunigt die Reaktion.

Eine verlassende Gruppe verlässt das Substrat durch eine heterolytische Spaltung und nimmt die Elektronen mit, um eine relativ stabile schwache Base in Form eines Anions oder eines neutralen Moleküls zu bilden.

Bei der Reaktion zwischen dem Hydroxidion und dem Iodmethan verlässt die verlassende Gruppe – ein Halogen – das Substrat als Iodid-Anion.

Jodid, die konjugierte Base einer starken Säure, ist schwach und stabil. Aufgrund seiner Größe stabilisiert das Ion die Ladung gut und ist somit eine hervorragende Abgangsgruppe mit gutem Durchhaltevermögen.

Im Großen und Ganzen lassen sich die relativen Stabilitäten von Halogeniden aus den pK_a-Werten der entsprechenden Hydrohalsäuren abschätzen. Je stärker die Säure, desto schwächer und stabiler ist die konjugierte Base und desto besser ist somit die Abgangsgruppe.

Daher ist Jodid unter den Halogeniden die am besten verlassende Gruppe, gefolgt von Bromid und Chlorid.

Fluorid ist als konjugierte Base einer schwachen Säure das am wenigsten stabile Halogenid mit einer schlecht stabilisierten negativen Ladung. Dies macht Fluorid zu einer schlechten Abgangsgruppe.

Einige Abgangsgruppen, wie z. B. Wasser und Alkohol, sind neutral. Bei dieser Reaktion verlässt beispielsweise Wasser als neutrales Molekül nach der heterolytischen Spaltung des protonierten Substrats.

Wasser gilt als gute Abgangsgruppe, da es die konjugierte Base des Hydroniumions ist.

In der Regel fungieren konjugierte Basen von Säuren mit negativen pK_a-Werten als gute Abgangsgruppen.

Während die konjugierte Base der stärksten Säure die beste Abgangsgruppe bildet, bildet die konjugierte Base der schwächsten Säure im Wesentlichen die schlechteste Abgangsgruppe, und andere sind Zwischenprodukte.