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6.8:

SN2 반응: 메커니즘

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SN2 Reaction: Mechanism

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SN2반응의 운동 연구는 뉴클레오필과 기질 모두 속도 결정 단계에 참여하는 것으로 나타났습니다. 그러나, 그(것)들은 분자가 반응 도중 배열하는 방법을 정확하게 설명하지 않습니다. SN2 반응의 전체 메커니즘을 도출하려면 다음 이론을 고려하십시오. 첫째, 기판에는 편광 된 탄소 할라이드 결합을 생성하는 전기 음성 할로겐이 포함되어 있습니다. 이것은 전자의 그것의 외로운 쌍으로 뉴클레오필을 유치하는 탄소에 전기 성 센터로 이끌어 냅니다. 그러나, 할라이드 주위에 높은 전자 밀도의 존재는 효과적으로 전면 공격을 차단합니다. 따라서, 뉴클레오필은 반대쪽에서 백사이드 공격으로 이어지는 퇴진군에 대한 전기필에 접근한다. 뉴클레오필이 고독한 쌍을 전기필에게 기부함에 따라, 떠나는 그룹은 탄소에 결합된 전자 쌍으로 멀리 당깁니다. 이는 핵과 기판 사이의 결합 형성과 기판과 퇴사 군 사이의 결합 파손이 동시에 발생하는 전환 상태를 초래한다. 전환 상태는 매우 불안정합니다. 안정성을 회복하기 위해, 떠나는 그룹은 기판 구성의 반전으로 이어지는 공동 방식으로 전자 쌍으로 출발합니다. 분자 궤도 이론은 백사이드 공격을 더욱 지원합니다. 뉴클레오필의 외로운 전자 쌍은 가장 높은 분자 궤도 또는 HOMO를 차지합니다. 결합을 형성하기 위해 HOMO는 전기필의 가장 낮은 비어 있는 분자 궤도 또는 LUMO와 겹쳐야 합니다. 뉴클레오필이 떠나는 그룹과 같은 면에서 전기필에 접근할 때, 그것은 노드에 직면하고, 이는 결합 및 항 본딩 LUMO와 호모가 겹치는 귀착된다. 그러나, 결합 방지 중복으로 채권 형태는 결합 중복을 취소하지 않습니다. 대조적으로, 뉴클레오필의 후면 접근법은 결합 형성으로 이어지는 전기필의 LUMO와 호모를 효율적으로 겹친다. 따라서, 두 이론모두SN2반응 메커니즘이 동시에 이탈그룹을 대체하고 구성의 반전을 일으키면서 뒤에서 뉴클레오필이 공격하는 것을 지지한다.

6.8:

SN2 반응: 메커니즘

SN2 반응의 운동 연구는 메커니즘의 필수적인 특징을 제안합니다: 그것은 중간체가 없는 단단계 프로세스입니다. 여기서, 뉴클레오필과 기질은 모두 속도 결정 단계에 참여한다.

기판에 더 많은 전기 음성 할로겐의 존재는 편광 탄소 할라이드 결합을 만듭니다. 할라이드는 탄소 원자에 전기 성 센터를 생성하는 전자 구름을 당깁니다. 따라서, 탄소 원자는 부분적인 양전하를 전달하는 반면, 할라이드는 부분음전하를 가지게 한다. 전기 섬유는 전자의 외로운 쌍으로 뉴클레오필을 끈다.

그러나, 할라이드 주위의 높은 전자 밀도는 뉴클레오필에 의한 동일한 측 공격을 효과적으로 차단한다. 따라서, 뉴클레오필은 기판의 전자 가난한 측에서 전기필에 접근하여 백사이드 공격으로 이어진다. 따라서, 뉴클레오필은 외톨이 한 쌍을 전기섬유에 기증하고, 180° 떨어진 퇴근군으로부터 나아진다.

할라이드가 전기 섬유에서 출발함에 따라 전자 쌍이 탄소에 접합되어 멀리 이동합니다. 이것은 뉴클레오필과 기판 사이의 부분적으로 형성된 결합과 기판과 떠나는 그룹 사이의 부분적으로 깨진 결합을 가진 전이 상태를 초래한다.

탄소에 3개의 고체및 2개의 부분 결합으로, 전이 상태는 매우 불안정합니다. 따라서, 떠나는 그룹은 전자 쌍이 탄소에 결합되어 기판 구성의 반전으로 이어진다. (그림 1)

Figure1

그림 1. SN2 메커니즘

또한, 분자 궤도 이론은 백사이드 공격도 지원한다. 뉴클레오필의 접합 궤도, 즉 가장 높은 점유 분자 궤도 또는 HOMO가 이탈 그룹과 동일한 측면에서 기판의 가장 낮은 비어 있는 분자 궤도 또는 LUMO에 접근할 때, 접합 및 결합 방지 중첩을 모두 취소하는 노드에 직면한다. 대조적으로, 뉴클레오필에 의한 후면 공격은 기판의 LUMO와 효율적으로 겹쳐져 결합 형성을 초래한다.

따라서, SN2기전은 한 단계에서 발생하며, 들어오는 뉴클레오필이 변위되는 이탈군 반대 방향으로부터 기판과 반응할 때 발생한다.

권장 읽기:

  1. 브라운, W.H., 그리고 아이버슨, B.L., 앤슬린, V.E., 풋 S.C (2014). 유기 화학. 메이슨, 오하이오: Cengage 학습, 344-345.
  2. 솔로몬, G., 그리고 프라이일, C. & 스나이더, S. (2015). 유기 화학. 뉴저지, 뉴저지: 와일리, 246-248.
  3. 라돈, M., 파리, J. (2016). 유기 화학. 뉴욕, 뉴욕: 맥밀란 출판사, 391-393.
  4. 클라인, D. (2017). 유기 화학. 뉴저지, 뉴저지: 와일리, 277-278.
  5. 클레이든, J., 그리고 그리브스, 뉴저지, 워렌, S. (2012). 유기 화학. 옥스포드: 옥스포드 대학 출판부, 340-342.