Reakcja E2: kinetyka i mechanizm

Analogicznie do reakcji substytucji SN2, eliminacje E2 halogenków alkilu również przebiegają skoordynowaną ścieżką.

Jednak w przeciwieństwie do reakcjiSN2, w których nukleofil atakuje α węgiel, w E2 działa jako mocna zasada i abstrahuje β wodór.

Utrata β wodoru i halogenku zachodzi jednocześnie w stanie przejściowym ograniczającym szybkość, charakteryzującym się częściowo zerwanym wiązaniem węgiel-wodór i węgiel-halogen oraz częściowo utworzonym wiązaniem π między α a β atomami węgla. Po zakończeniu reakcji powstaje alken.

Reakcje E2 są dwucząsteczkowe i przebiegają zgodnie z kinetyką drugiego rzędu, w której szybkość reakcji zależy od stężeń halogenku alkilu i zasady, wspierając uzgodniony mechanizm.

Badania izotopów deuteru dodatkowo potwierdzają ten mechanizm w oparciu o fakt, że wiązanie węgiel-wodór jest słabsze niż wiązanie węgiel-deuter.

Na przykład w indukowanej zasadą dehydrohalogenacji bromku propylu stała szybkości dla uwodornionego substratu, k_H, jest 6,7 razy wyższa niż dla jego zdeuterowanego odpowiednika, k_D, co potwierdza, że etap ograniczający szybkość obejmuje zerwanie wiązania węgiel-wodór w stanie przejściowym.

Czynniki wpływające na mechanizm E2 obejmują wytrzymałość zasady, charakter podłoża i grupy opuszczającej oraz rodzaj rozpuszczalnika.

Ponieważ zasada pojawia się w równaniu szybkości E2, zwiększenie wytrzymałości zasady zwiększa szybkość reakcji. Silne zasady, takie jak jony wodorotlenkowe, alkoholanowe i amidowe, sprzyjają reakcjom E2.

Stabilność podwójnego wiązania węgiel-węgiel wzrasta wraz z podstawieniem. Dlatego przy silnych zasadach bardziej podstawione trzeciorzędowe haloalkany ulegają eliminacji E2 szybciej niż drugorzędowe i pierwszorzędowe odpowiedniki.

Idealnie, dobra grupa opuszczająca to słaba sprzężona zasada. W halogenkach alkilowych grupa jodkowa jest najmniej zasadowa i preferowana w stosunku do bromku i chlorku.

W reakcjach E2 polarne rozpuszczalniki protonowe, takie jak woda, solwatują zasadę za pomocą silnych wiązań wodorowych, dzięki czemu są mniej reaktywne w stosunku do substratu. Natomiast w polarnych rozpuszczalnikach aprotonowych, takich jak aceton, zasada jest tylko słabo solwatowana, co czyni je bardziej odpowiednimi do reakcji E2.