S_N2 反応: 立体化学

S_N2反応は、求核攻撃と脱離基の離脱が同時に起こる協調メカニズムに従うことを思い出してください。

脱離基の周りの電子密度が高いと、基板の表側がブロックされ、求核剤が裏側攻撃を開始せざるを得なくなります。

求核剤のHOMOが求電子剤のLUMOと効果的に重なると、新たな結合が形成され始め、同時に求電子剤と脱離基との間の結合が弱まります。

同時に、置換基と脱離基との間の角度は109.5°から90°に減少し、炭素原子の形状は、基板内の四面体から五次元遷移状態の三角錐形に変化します。

しかし、炭素の四価性を保持するために、脱離基は遷移状態を離れ、炭素の形状は再び四面体になります。

この製品では、炭素の置換基が裏返しになり、強風でひっくり返る傘に似た逆四面体が生じます。また、求核剤は、脱離基の元の位置とは正反対に配置されます。

アキラル基質では、対称面により、反転生成物の形状は反応物の形状と同一であり、したがって、明らかな反転は観察されません。

それどころか、(R)-2-ブロモブタンのようなキラル基質は、非対称アルファ炭素とともに、ワルデン反転としても知られる見かけの反転配置を受け、逆炭素ステレオセンターを持つ(S)-2-ブタノールが得られます。

同様に、(S)-2-クロロペンタンはS_N2反応を起こして(R)-2-ペンタノールを形成します。

環状分子では、トランス基質はシス生成物を与え、シス基質はトランス生成物を生成します。

したがって、S_N2反応は、生成物の立体化学的結果が基質の形状に依存するため、立体特異的です。