6.11

תגובת SN1: קינטיקה

8.6K views02:05 min

נזכיר כי קצב תגובת S_N2 תלוי בריכוז הנוקלאופילים והמצע. בעוד שבסיסיות נוקלאופילים מוגברת מגבירה את קצב תגובות S_N2, המכשול הסטרי המוגבר של המצע מקטין את קצב התגובה.

זה מסביר מדוע הלידים שלישוניים מעוכבים סטרילית, עם קבוצות אלקיל מגושמות, אינם יכולים לעבור החלפה על ידי מנגנון S_N2, למרות נוכחותם של נוקלאופילים חזקים.

עם זאת, כאשר סר כריסטופר אינגולד ואדוארד ד. יוז חקרו את הקינטיקה של תגובות החלפה שונות בתמיסות מימיות, הם שמו לב שהליד שלישוני, כמו טרט-בוטיל כלוריד, עבר מנגנון החלפה חלופי כדי לתת אלכוהול טרט-בוטיל.

על מנת לחקור את המנגנון, התגובה בוצעה תחילה ב- pH נייטרלי עם ריכוז יוני הידרוקסיד של 10⁻^7Mעם מים כנוקלאופיל השולט, ומאוחר יותר, בתמיסת הידרוקסיד 0.05 M, שבה נוקלאופיל הידרוקסיד חזק יותר היה נוכח בכמויות עודפות.

התוצאות הצביעו על כך שללא קשר לריכוז ולאופי הנוקלאופילים, קצב ייצור המוצר נשאר קבוע, דבר המצביע על כך שהנוקלאופיל לא היה מעורב בשלב קביעת הקצב.

במקום זאת, קצב התגובה היה תלוי באופן ליניארי בריכוז המצע, מה שמצביע על כך שרק המצע משתתף בשלב קביעת הקצב.

מכיוון שרק ישות כימית אחת הייתה מעורבת, המולקולריות של צעד זה אמורה להיות חד-משמעית. לכן, תגובת ההחלפה היא מסדר ראשון לאלקיל הליד, מסדר אפס לנוקלאופיל, ומסדר ראשון באופן כללי.

בעיקרו של דבר, תגובות העוקבות אחר מנגנון זה מסווגות כהחלפה, נוקלאופילית, 1^st order, או בקיצור כמו S_N1 תגובות.

Overview

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בתגובת S _N 2, קצב התגובה תלוי הן בסוג הנוקלאופיל והן במצע. אלקיל הליד שלישוני מעוכב הוא כמעט אינרטי למנגנון S _N 2 למרות השימוש בנוקלאופיל חזק.

עם זאת, Sir Christopher Ingold ו- Edward D. Hughes, שחקרו את הקינטיקה של תגובות התמרה נוקלאופיליות שונות, הבחינו כי הליד אלקיל שלישוני אכן עובר תגובת התמרה נוקלאופילית בנוכחות נוקלאופיל חלש. בזמן שחקרו את תגובות ההתמרה הכוללות הליד שלישוני, הם הבחינו שקצב היווצרות התוצר נותר ללא שינוי אפילו לאחר שינוי ריכוז הנוקלאופילים תוך שמירה על ריכוז המצע קבוע. לפיכך, לא הריכוז ולא תגובתו של הנוקלאופיל השפיעו על קצב ההתמרה של הליד אלקיל שלישוני.

ייצור התוצר היה בלתי תלוי בטבעו של הנוקלאופיל. במקום זאת, קצב התגובה היה תלוי אך ורק בריכוז המצע. נקבע כי תגובות ההתמרה הנוקלאופיליות של הלידים אלקיל שלישוניים הן מסדר ראשון לגבי המצע בעוד מסדר אפס עבור הנוקלאופיל ולכן, מסדר ראשון בסך הכל.

מכיוון שקצב התגובה אינו תלוי בריכוז הנוקלאופיל, הנוקלאופיל אינו משתתף בשלב קביעת הקצב. אומרים שהמולקולריות של תגובות כאלה היא חד מולקולרית. לפיכך, תגובות בעקבות מנגנון זה מסווגות כהתמרה, נוקלאופיליות, מסדר 1, או בקיצור כתגובת S _N 1.

Transcript

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

נזכיר כי קצב תגובת S_N2 תלוי בריכוז הנוקלאופילים והמצע. בעוד שבסיסיות נוקלאופילים מוגברת מגבירה את קצב תגובות S_N2, המכשול הסטרי המוגבר של המצע מקטין את קצב התגובה.

זה מסביר מדוע הלידים שלישוניים מעוכבים סטרילית, עם קבוצות אלקיל מגושמות, אינם יכולים לעבור החלפה על ידי מנגנון S_N2, למרות נוכחותם של נוקלאופילים חזקים.

עם זאת, כאשר סר כריסטופר אינגולד ואדוארד ד. יוז חקרו את הקינטיקה של תגובות החלפה שונות בתמיסות מימיות, הם שמו לב שהליד שלישוני, כמו טרט-בוטיל כלוריד, עבר מנגנון החלפה חלופי כדי לתת אלכוהול טרט-בוטיל.

על מנת לחקור את המנגנון, התגובה בוצעה תחילה ב- pH נייטרלי עם ריכוז יוני הידרוקסיד של 10⁻^7Mעם מים כנוקלאופיל השולט, ומאוחר יותר, בתמיסת הידרוקסיד 0.05 M, שבה נוקלאופיל הידרוקסיד חזק יותר היה נוכח בכמויות עודפות.

התוצאות הצביעו על כך שללא קשר לריכוז ולאופי הנוקלאופילים, קצב ייצור המוצר נשאר קבוע, דבר המצביע על כך שהנוקלאופיל לא היה מעורב בשלב קביעת הקצב.

במקום זאת, קצב התגובה היה תלוי באופן ליניארי בריכוז המצע, מה שמצביע על כך שרק המצע משתתף בשלב קביעת הקצב.

מכיוון שרק ישות כימית אחת הייתה מעורבת, המולקולריות של צעד זה אמורה להיות חד-משמעית. לכן, תגובת ההחלפה היא מסדר ראשון לאלקיל הליד, מסדר אפס לנוקלאופיל, ומסדר ראשון באופן כללי.

בעיקרו של דבר, תגובות העוקבות אחר מנגנון זה מסווגות כהחלפה, נוקלאופילית, 1^st order, או בקיצור כמו S_N1 תגובות.

Key Terms and Definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer