Back to chapter

6.9:

SN2 반응: 전환 상태

JoVE Core
Organic Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Organic Chemistry
SN2 Reaction: Transition State

Languages

Share

SN2 반응은 뉴클레오필이 뒤쪽에서 기판을 공격하는 동안, 그 반대쪽에서 이탈군의 동시 손실과 함께 결합된 메커니즘을 따른다. 이는 제곱 대괄호 내에 표시되는 전환 상태를 통해 발생합니다. 구조는 5개의 단에 붙어 있는 전기섬유를 포함합니다: 3개의 치환, 1개의 뉴클레오필, 및 1개의 떠나는 단. 뉴클레오필과 떠나는 그룹은 부분적으로 결합되고, 두 그룹 모두 부분적인 음전하를 전달한다. 전환 상태는 중간 상태가 아니므로 격리할 수 없습니다. 그것은 평면 배열에 세 대체와 삼각 바이 피라미드 형상을 가지고있다. 뉴클레오필과 이탈군은 180° 떨어져 평면에 수직으로 배치된다. 대체체는 뉴클레오필과 이탈군 모두에서 90°각도로 된다. 이것은 반응 통로에 있는 최고 에너지에 불안정한 구조물로 이끌어 내는 혼잡을 증가합니다. 전환 상태의 에너지는 SN2 반응의 속도에 영향을 미칩니다. 전이 상태 에너지가 높을수록 활성화 에너지가 클수록 반응 속도가 낮아집니다. 반응 속도는 또한 세포성 방해에 의해 영향을 받습니다, 뉴클레오필이 전기 심장 센터를 공격하는 용이성을 의미. 알파 카본에 알킬 대체가 증가하면, 치명적인 장애물이 증가하고, 따라서, 들어오는 뉴클레오필로 반발하는 반 데르 발스. 예를 들어, 메틸 할라이드와 모든 기본 할라이드는 가장 적은 스티릭 반발을 제시하고, 반응은 더 빨리 진행됩니다. 비교에서, 두 부피가 큰 그룹을 가진 보조 할라이드는 증가 된 steric 반발로 이끌어 내고, 결과적으로 반응을 느리게 합니다. 삼차 할라이드에서, 3개의 부피가 큰 단은 SN2 기계장치에 의해 실질적으로 불반응성 기판을 만드는 뉴클레오필공격을 방해합니다. 추가적으로, 1 차적인 halide의 증가한 β 알킬 대체는 SN2 반응을 겪지 않는 분자를 만드는 steric 반발을 증가시킵니다.

6.9:

SN2 반응: 전환 상태

알킬 할라이드의 SN2반응은 중간을 형성하지 않고 전이 상태를 통해 동시에 발생하는 뉴클레오필과 기판 및 결합 사이의 결합 형성이 동시에 발생하는 단일 단계 공정이다.

뉴클레오필이 고독한 쌍으로 전기 섬유에 접근할 때, 넙치는 떠나는 그룹으로 작용하고 탄소에 결합된 전자 쌍으로 멀리 이동합니다. 점선 부분 채권은 이 메커니즘을 묘사하기 위해 전환 상태에서 형성되거나 부서지는 채권을 나타내며 구조는 제곱 괄호 내에 동봉됩니다.

전환 상태는 매우 불안정하며 신속하게 반응하여 제품 상태에 도달하기 위해 적극적으로 선호됩니다. 전환 상태의 형상은 결합 각도가 감소된 삼각 바이피라미드입니다. 이로 인해 반 데르 발스 반발로 이어지는 스테릭 밀링이 발생하며, 전환 상태를 형성하기 위한 활성화 에너지의 증가가 발생합니다. 이것은 궁극적으로 반응의 비율에 영향을 미칩니다. 따라서 활성화 에너지가 높을수록 반응 속도가 느립니다.

알킬 할리데스에 대한 대체는 뉴클레오필성 공격에 대한 접근성을 줄이는 데 걸리는 치명적인 방해를 증가시킵니다. 또한 전환 상태의 혼잡과 에너지를 증가시킵니다. 따라서, SN2반응을 겪고 있는 알킬 할리드에 대한 반응성 순서는 다음과 같다.

메틸 할라이드 (고반응성) > 1 차 용 할라이드 > 보조 넙치 > β 대체 할라이드 > 삼차 넙치 (실질적으로 반응하지 않습니다).