Реакция E2: стереохимия и региохимия

Реакции элиминации алкилгалогенидов могут дать один или несколько алкенов в зависимости от конкретных региохимических и стереохимических потребностей.

В то время как региохимия регулирует расположение двойной связи в продукте, стереохимические требования часто влияют на геометрию.

Рассмотрим элиминацию Е2 2-бром-2-метил-бутана, который имеет два разных бета-водорода. В присутствии такого сильного основания, как этоксид натрия, он дает два региоизомерных алкена.

Основным продуктом является более замещенный алкен, называемый продуктом Зайцева, в то время как менее замещенный алкен является продуктом Гофмана, и каждый продукт образуется различным путем

Каждая реакция имеет переходное состояние, проявляющее частичный характер двойной связи. Поскольку более замещенная углерод-углеродная двойная связь обладает более высокой стабильностью, переходное состояние, приводящее к продукту Зайцева, требует меньше энергии и протекает быстрее.

Таким образом, изделие Зайцева более стабильно и легко формуется.

Тем не менее, региохимический результат реакции элиминации Е2 можно контролировать с помощью стерически затрудненного основания, такого как трет-бутоксид калия, чтобы получить менее замещенный алкен с более высоким выходом.

Стереохимические потребности сильно влияют на исход реакций Е2. Здесь заполненная углерод-водородная σ связывающая орбиталь и пустая углерод-галогенная σ* антисвязывающая орбиталь лежат в одной плоскости и перекрываются, образуя π связь.

Обе конформации — одна, где водород и галогенид являются антикопланарными и ступенчатыми, а другая, где они синкопланарны и затмеваются — удовлетворяют требованию компланарности для образования алкена.

Элиминация E2 преимущественно происходит через антикопланарное переходное состояние с более низкой энергией, где основание и уходящая группа находятся дальше друг от друга, а две орбитали полностью параллельны, что обеспечивает наилучшее перекрытие.

Стереохимия реакций Е2 зависит от количества β водородов. Алкилгалогениды с двумя β атомов водорода подвергаются стереоселективной элиминации, образуя более стабильный Е-алкен в качестве основного продукта.

Однако алкилгалогенид с одним бета-водородом дает один стереоспецифический изомер. В зависимости от стереохимии подложки в качестве продукта образуется либо E-алкен, либо Z-алкен, независимо от их относительной стабильности.