E2 反応: 反応速度論とメカニズム

S_N2置換反応と同様に、ハロゲン化アルキルのE2脱離も協調経路を介して進行します。

しかし、求核剤がα炭素を攻撃するS_N2反応とは異なり、E2では強塩基として機能し、β水素を排出します。

β水素とハロゲン化物の損失は、炭素-水素結合と炭素-ハロゲン結合が部分的に切断され、αとβ炭素との間に部分的に形成されたπ結合を特徴とする律速遷移状態を通じて同時に発生します。反応が完了すると、アルケンが生成されます。

E2反応は二分子であり、反応速度がハロゲン化アルキルと塩基の濃度に依存する2次速度論に従い、協調メカニズムをサポートします。

重水素同位体研究は、炭素-水素結合が炭素-重水素結合よりも弱いという事実に基づいて、このメカニズムをさらに確認しています。

例えば、臭化プロピルの塩基誘起脱ハロゲン化水素化水素化では、水素化基質k_Hの速度定数は、水素化基質k _Dの6.7倍であり、この律速ステップが遷移状態での炭素-水素結合の切断を含むことが確認されています。

E2メカニズムに影響を与える要因には、塩基の強度、基質と脱離基の性質、溶媒の種類などがあります。

塩基はE2速度方程式に現れるため、塩基の強度を上げると反応速度が増加します。水酸化物イオン、アルコキシドイオン、アミドイオンなどの強塩基は、E2反応に有利に

働きます。

炭素-炭素二重結合の安定性は、置換とともに増加します。したがって、塩基が強い場合、より置換された三級ハロアルカンは、二次および一次ハロアルカンよりも速くE2除去を受けます。

理想的には、良好な脱離基は弱い共役塩基です。ハロゲン化アルキルでは、ヨウ化物基は臭化物や塩化物よりも塩基性が低く、好まれます。

E2反応では、水などの極性プロトン性溶媒が強力な水素結合を介して塩基に溶媒和するため、基質に対する反応性が低下します。対照的に、アセトンのような極性非プロトン性溶媒では、塩基は弱溶媒和のみであるため、E2反応により適しています。