6.9
SN2反応は、求核剤が裏側から基質を攻撃し、同時にそれとは反対側から脱離基を失うという協調的なメカニズムに従います。
これは、角括弧で囲まれた遷移状態を通じて発生します。この構造には、3つの置換基、1つの求核剤、および1つの脱離基の5つの基に結合した求電子炭素が含まれています。求核剤と脱離基は部分的に結合しており、両方の基は部分的に負の電荷を持っています。
遷移状態は中間ではないため、分離できません。それは、3つの置換基が平面配置された三角形の二錐形形状を持っています。求核剤と脱離基は、平面に対して垂直に180°離れて配置されます。
置換基は、求核剤と脱離基の両方から90°の角度にあります。これにより、クラウディングが増加し、反応経路上の最高エネルギーで不安定な構造が生じます。
遷移状態のエネルギーは、S N2反応の速度に影響を与えます。遷移状態エネルギーが高いほど、活性化エネルギーが大きくなり、反応速度が低くなります。
反応速度は、求核剤が求電子中心を攻撃する容易さを意味する立体障害の影響も受けます。
α-炭素上のアルキル置換が増加すると、立体障害、したがって、入ってくる求核剤とのファンデルワールス反発が増加します。
例えば、ハロゲン化メチルや第一級ハロゲン化物は、立体反発が最も少なく、反応の進行が速くなります。
それに比べて、2つのかさばる基を持つ二級ハロゲン化物は立体反発力の増加につながり、その結果、反応が遅くなります。
第三級ハロゲン化物では、3つのかさばる基が求核攻撃を阻害し、基質をSN2メカニズムによって実質的に非反応性にします。
さらに、第一級ハロゲン化物のβ-アルキル置換が増加すると、立体反発力が増加し、分子はSN2反応を起こすことができなくなります。
ハロゲン化アルキルの SN2 反応は、求核剤と基質の間の結合形成と基質とハロゲン化物の間の結合切断が中間体を形成せずに遷移状態を通じて同時に起こる単一段階のプロセスの事を示します。
求核剤が孤立電子対を持った求電子性炭素に近づくと、ハロゲン化物が脱離基として作用し、炭素に結合した電子対とともに遠ざか…
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