Reazione E2: cinetica e mecanismo

Analogamente alle reazioni di sostituzione S_N2, anche le eliminazioni E2 degli alogenuri alchilici procedono attraverso un percorso concertato.

Tuttavia, a differenza delle reazioni S_N2 in cui il nucleofilo attacca il carbonio α, in E2 funziona come una base forte e astrae un β idrogeno.

La perdita dell'idrogeno β e dell'alogenuro avviene simultaneamente attraverso uno stato di transizione limitante caratterizzato da un legame carbonio-idrogeno e carbonio-alogeno parzialmente rotto e da un legame π parzialmente formato tra il carbonio α e β. Il completamento della reazione produce un alchene.

Le

reazioni E2 sono bimolecolari e seguono una cinetica del secondo ordine, in cui la velocità di reazione dipende dalle concentrazioni dell'alogenuro alchilico e della base, supportando un meccanismo concertato.

Gli

studi sugli isotopi del deuterio confermano ulteriormente questo meccanismo sulla base del fatto che il legame carbonio-idrogeno è più debole di un legame carbonio-deuterio.

Ad esempio, nella deidroalogenazione indotta da basi del bromuro di propile, la costante di velocità per il substrato idrogenato, k_H, è 6,7 volte superiore alla sua controparte deuterata, k_D, confermando che la fase limitante la velocità comporta la rottura di un legame carbonio-idrogeno allo stato di transizione.

I fattori che influenzano il meccanismo E2 includono la forza della base, la natura del substrato e del gruppo uscente e il tipo di solvente.

Poiché la base appare nell'equazione del tasso E2, l'aumento della forza della base aumenta il tasso di reazione. Basi forti come l'idrossido, l'alcossido e gli ioni ammidici favoriscono le reazioni E2.

La stabilità del doppio legame carbonio-carbonio aumenta con la sostituzione. Pertanto, con basi forti, gli aloalcani terziari più sostituiti subiscono eliminazioni di E2 più velocemente rispetto alle controparti secondarie e primarie.

Idealmente, un buon gruppo uscente è una base coniugata debole. Negli alogenuri alchilici, il gruppo ioduro è il meno basico e favorito rispetto al bromuro e al cloruro.

Nelle reazioni E2, i solventi protici polari, come l'acqua, solvatano la base attraverso forti legami idrogeno, rendendoli meno reattivi nei confronti del substrato. Al contrario, nei solventi aprotici polari, come l'acetone, la base è solo debolmente solvatata, rendendoli più adatti per le reazioni E2.