S_N1 反応: 反応速度論

S_N2反応の速度は、求核剤と基質の両方の濃度に依存することを思い出してください。求核剤の塩基性度が増加するとS_N2反応の速度が増加しますが、基質の立体障害の増加は反応速度を低下させます。

これは、かさばるアルキル基を有する立体的に阻害された第三級ハロゲン化物が、強力な求核剤の存在にもかかわらず、S_N2メカニズムによる置換を受けることができない理由を説明しています。

しかし、クリストファー・インゴールド卿とエドワード・D・ヒューズが水溶液中でのさまざまな置換反応の速度論を研究したとき、彼らは、tert-ブチルクロリドのような第三級ハロゲン化物が、tert-ブチルアルコールを生成するための代替置換メカニズムを受けていることに気づきました。

そのメカニズムを調べるために、まず、水が優勢な求核剤である10°⁷ Mの水酸化物イオン濃度の中性pHで反応を行い、その後、より強力な水酸化物求核剤が余剰量で存在する0.05 Mの水酸化物溶液で反応を行いました。

その結果、求核剤の濃度や性質に関係なく、生成物の生成速度は一定に保たれていることが示され、求核剤は速度決定ステップに関与していないことが示唆されました。

それどころか、反応速度は基質の濃度に直線的に依存しており、基質のみが律速決定ステップに関与していることを示しています。

1つの化学物質のみが関与しているため、このステップの分子性は単分子であると言われます。したがって、置換反応はハロゲン化アルキルが1次、求核剤が0次、全体では1次です。

本質的に、このメカニズムに従う反応は、置換反応、求核反応、1^次反応、または要するにS_N1反応に分類されます。