6.13
Bei nukleophilen Substitutionsreaktionen kann das stereochemische Ergebnis des Produkts, d. h. die Inversion oder Beibehaltung der Konfiguration, untersucht werden, wenn die Substitution in einem chiralen Substrat auftritt.
S N 2-Reaktionen sind stereospezifisch, da dasNukleophil das Substratdirekt von der Rückseite angreift, was immer zu einem invertierten Produkt führt.
Im Gegensatz dazu sind SN1-Reaktionen nicht stereospezifisch. Dies liegt daran, dass das Substrat zunächst ionisiert, um ein sp 2-hybridisiertes Karbokationszwischenprodukt zu erzeugen, bei dem die drei Substituenten in derselben Ebene liegen.
Das Nukleophil nähert sich dann mit gleicher Wahrscheinlichkeit von beiden Seiten an die Carbokation. Während ein Angriff von der Frontside dazu führt, dass die Konfiguration im Produkt erhalten bleibt, führt ein Angriff von hinten zu einer Umkehrung der Konfiguration.
Wenn ein achirales Substrat verwendet wird, bleibt die Konfiguration des Produkts unabhängig von der Art des nukleophilen Angriffs gleich.
Wenn das Substrat chiral ist, wird eine vollständige Racemisierung erwartet, die zu einem Racemat der Enantiomere des Produkts führt. Häufiger kommt es jedoch nur zu einer partiellen Racemisierung, die einen enantiomeren Überschuss des invertierten Produkts erzeugt.
Eine plausible Erklärung dafür liegt im Ionisationsschritt des Substrats, wobei die Karbokation und die Abgangsgruppe lose miteinander verbunden bleiben und etwa zehn Nanosekunden lang ein intimes Ionenpaar bilden, bevor sie wegdiffundieren.
Während dieser Assoziation schirmt die verlassende Gruppe das Karbokation teilweise vor dem Frontside-Angriff ab. Das Nukleophil greift also das Kohlenstoffzentrum ungehindert von der Rückseite aus an, was zu einem invertierten Produkt führt.
Nachdem das Ionenpaar vollständig dissoziiert ist, wird die Carbokation an beiden Enden mit gleicher Wahrscheinlichkeit substituiert, um ein racemisches Produkt zu erhalten. Da sowohl die Inversion als auch die Racemisierung während des Substitutionsprozesses stattfinden, wird ein Nettoüberschuss des invertierten Produkts erhalten.
Diese Lektion bietet eine ausführliche Diskussion der stereochemischen Ergebnisse einer SN1-Reaktion.
Im ersten Schritt einer SN1-Reaktion ionisiert d…
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