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Nukleophile Substitutionsreaktionen von Alkylhalogeniden können über einen SN1- oder einenS N2-Mechanismus mit unterschiedlichen stereochemischen Ergebnissen ablaufen.
Faktoren wie die Struktur des Substrats, die Stärke des Nukleophils und die Art des Lösungsmittels begünstigen einen Mechanismus gegenüber dem anderen.
Bei S N 2-Reaktionen greift dasNukleophil das Substratgleichzeitig an, wenn die verlassende Gruppe das Substrat verlässt. Daher verhindern sperrige Substituenten auf dem Substrat, dass das einströmende Nukleophil eine Bindung bildet. Folglich begünstigen weniger behinderte Substrate SN2-Reaktionen.
Bei S N 1-Reaktionen dissoziiert dasSubstratzunächst zu einem Carbokationszwischenprodukt, das durch induktive Wirkung und Hyperkonjugation stabilisiert wird.
Die elektronenfreisetzende induktive Wirkung von Alkylgruppen stabilisiert die Ladung auf dem Kationen. Bei der Hyperkonjugation überlappen sich gefüllte sp3-Orbitale von Alkylgruppen und das leere p-Orbital der Karbokation, um das Karbokation zu stabilisieren.
Daher stabilisiert eine erhöhte Alkylsubstitution das Carbokation, wodurch tertiäre Halogenide am besten für SN1-Reaktionen geeignet sind.
Die Geschwindigkeitsgesetze der Mechanismen deuten darauf hin, dass die Art und Konzentration der Nukleophile nur die Reaktionsgeschwindigkeiten von SN2 beeinflussen.
Während die Reaktionen in Gegenwart von starken Nukleophilen wie dem Hydroxidion relativ schnell ablaufen, verlangsamen schwache Nukleophile wie Wasser die SN2-Reaktionen.
Bei SN1-Reaktionen nehmen Nukleophile nicht an dem geschwindigkeitsbestimmenden Schritt teil, und daher sind sowohl starke als auch schwache Nukleophile wirksam.
Bei S N 2-Reaktionen beeinflussen polare protische Lösungsmittel die Reaktionsgeschwindigkeit negativ, da sie die Nukleophile durch Wasserstoffbrückenbindungen einschließen und so ihre Annäherung an dasSubstratverzögern.
Polare aprotische Lösungsmittel destabilisieren im Gegensatz dazu die Nukleophile, wodurch die Aktivierungsenergie verringert und die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht wird.
Bei SN1-Reaktionen erleichtern polare protische Lösungsmittel den Austritt der verlassenden Gruppe, indem sie die Ionen durch Solvatation stabilisieren.
Nukleophile Substitutionsreaktionen von Alkylhalogeniden können über einen SN1- oder SN2-Mechanismus ablaufen. Während bei SN2-Reaktionen das Nukleoph…
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