SN2-реакции нуклеофильного замещения | Подготовка к MCAT по органической химии

Нужна помощь в подготовке к разделу органической химии MCAT? Эксперт MedSchoolCoach, Кен Тао, расскажет вам все, что нужно знать о реакции SN2 нуклеофильного замещения. Посмотрите это видео, чтобы получить все необходимые советы по подготовке к MCAT и успешно сдать этот раздел экзамена! SN2: «согласованная» реакция Бимолекулярные реакции нуклеофильного замещения, или сокращенно реакции SN2, — это одностадийные реакции, в которых нуклеофил замещает (замещает) существующую уходящую группу с меньшей нуклеофильностью путем атаки на соседний электрофильный центр. «Бимолекулярная» часть названия происходит от того факта, что кинетика таких реакций является реакцией второго порядка, то есть она зависит от концентраций двух отдельных реагентов: нуклеофила и субстрата. Все реакции SN2 протекают в один согласованный этап. Это означает, что как нуклеофильная атака, так и удаление уходящей группы происходят на одном этапе и протекают через образование только одного промежуточного соединения. Поскольку нуклеофил атакует электрофильный центр, соседний с уходящей группой, связь с уходящей группой разрывается. Можно ожидать, что это свойство будет иметь множество последствий для стереохимии продуктов, скорости реакции, а также для того, какие реагенты и субстраты подходят для таких реакций. Механизм SN2-реакций Основной движущей силой всех SN2-реакций является нуклеофильная атака достаточно сильного нуклеофила. Фактически, сила атакующего нуклеофила в значительной степени определяет скорость SN2-реакции. Чем сильнее нуклеофил, тем выше скорость реакции. Особое значение имеет направленность этой атаки: поскольку в SN2 уходящая группа остается связанной во время атаки, большинство потенциальных путей атаки на электрофильный центр сильно затруднены стерически. Это приводит к ситуации, когда нуклеофильная атака происходит на стороне, противоположной уходящей группе в трехмерном пространстве. Это так называемая атака с обратной стороны. Образуется пентамерное переходное состояние (‡), в котором все 5 лигандов кратковременно связаны. Следует помнить, что переходные состояния являются состояниями с чрезвычайно высокой энергией; фактически, состояние с самой высокой энергией на координате реакции обычно называется переходным состоянием. Это означает, что его существование очень кратковременно, прежде чем оно переходит в более энергетически выгодную конфигурацию, конфигурацию наших продуктов. Несмотря на свою короткую продолжительность жизни, молекулярная геометрия этого переходного состояния имеет важное значение для стереохимии продукта. Преимущество понимания переходного состояния заключается в том, что оно объясняет, почему происходит инверсия стереохимии. Мы можем наблюдать, как наш бромный заместитель в реагентах обращен вправо, и положение как йода, так и брома в пентамерном переходном состоянии. По мере того, как бром покидает молекулу, оставшийся йод теперь находится на противоположной стороне новой тетраэдрической конфигурации вокруг центрального атома углерода. Если мы используем правила Кана-Ингольда-Прелога (CIP) для присвоения приоритета каждому заместителю, мы заметим, что наш исходный алкилгалогенид до реакции находился в R-конфигурации. Анализируя наш продукт таким же образом, мы обнаруживаем S-конфигурацию. Это изменение стереохимии — явление, которое можно ожидать в реакциях SN2, и часто это критерий, по которому можно предположить, что в конкретной реакции может действовать механизм SN2. Краткое описание реакций SN2 Теперь у нас достаточно информации, чтобы обобщить реакции SN2. Прежде всего, их кинетика является кинетикой второго порядка, как показано в уравнении 1. Важны как концентрация нуклеофила, так и концентрация электрофила. скорость = k[Nu:][Электрофил] Уравнение 1. Скорость реакции SN2 Далее, все реакции SN2 протекают в один согласованный этап и приводят к инверсии абсолютной стереохимии между реагентами и продуктами, за очень редким исключением, когда более приоритетные группы CIP присутствуют вне нуклеофила и уходящей группы. И наконец, нам необходимо завершить наше обсуждение, упомянув о возможности участия различных реагентов и растворителей в реакции SN2. Что касается реагентов, то метилалкилгалогениды, первичные алкилгалогениды и вторичные алкилгалогениды могут участвовать в реакции SN2 – однако метил- и первичные алкилгалогениды реагируют значительно быстрее. Третичные алкилгалогениды вообще не подходят. Как правило, чем меньше заместителей у реагента, тем легче он будет участвовать в реакции SN2. MEDSCHOOLCOACH Чтобы посмотреть больше видеоуроков по подготовке к MCAT, подобных этому, и получить доступ к планированию занятий, отслеживанию прогресса, карточкам для запоминания и банку вопросов, скачайте MCAT Prep от MedSchoolCoach Ссылка для iOS: https://play.google.com/store/apps/de... Ссылка для Apple: https://apps.apple.com/us/app/mcat-pr... #medschoolcoach #MCATprep #MCATstudytools