Механизм E2
Одна стадия
E2 — «отщепление бимолекулярное»: основание и субстрат встречаются в единственной стадии.
Как нарисовать механизм E2
- Найдите β-атом углерода (соседний с атомом, несущим уходящую группу) с водородом. Нет такого — E2 невозможно.
- Стрелка от пары основания к β-водороду.
- Стрелка от связи C–H к связи Cα–Cβ — она станет π-связью.
- Стрелка от связи C–X к X. Три стрелки, одна стадия, интермедиата нет.
Примеры
1. \(\ce{CH3CHBrCH3 + C2H5ONa -> CH2=CHCH3 + C2H5OH + NaBr}\).
2. Бромциклогексан + KOH (спирт, \(t\)) → циклогексен.
3. 1,2-Дибромэтан + 2KOH (спирт, \(t\)) → ацетилен: два отщепления подряд (глава 12).
errorОснование атакует водород, а не углерод
В \(S_N2\) реагент атакует атом углерода при галогене; в E2 основание отрывает протон у соседнего атома. Поэтому E2 не мешают заместители вокруг атома с галогеном.
edit_noteПопробуйте сами
Нарисуйте стрелки E2 для 2-бромпропана и гидроксид-иона.
expand_moreПоказать решение
Пара \(\ce{HO-}\) → H у C1; связь C1–H → между C1 и C2; связь C2–Br → \(\ce{Br-}\).
Скорость E2
В переходном состоянии E2 одновременно рвутся связи C–H и C–X — от их свойств зависит скорость.
Как оценить скорость E2
- \(v = k[\ce{RX}][\ce{B-}]\) — второй порядок.
- Основание: чем сильнее, тем быстрее (\(\ce{NH2-} > \ce{RO-} \approx \ce{HO-} \gg \ce{H2O}\)).
- Уходящая группа: \(\ce{I} > \ce{Br} > \ce{Cl} \gg \ce{F}\) — связь C–X рвётся в лимитирующей стадии.
- Субстрат: третичный > вторичный > первичный: получается более замещённый, более устойчивый алкен.
- Изотопный эффект: связь C–H рвётся в лимитирующей стадии, поэтому замена β-H на D замедляет E2 в 3–8 раз.
Примеры
1. 2-Бромпропан + \(\ce{C2H5ONa}\): удвоение концентрации этилата удваивает скорость.
2. \(\ce{CH3CHBrCH3}\) отщепляет HBr в 6,7 раза быстрее, чем \(\ce{CD3CHBrCD3}\) — DBr.
3. 2-Иод-2-метилбутан отщепляет HI быстрее, чем 2-хлор-2-метилбутан — HCl.
errorПорядок субстратов — обратный SN2
Третичные галогениды не вступают в \(S_N2\), но легче всех дают E2: основанию нужен протон на периферии, а не доступ к атому углерода.
edit_noteПопробуйте сами
Во сколько раз изменится скорость E2, если концентрации галогенида и основания обе увеличить вдвое?
expand_moreПоказать решение
В 4 раза: \(v = k[\ce{RX}][\ce{B-}]\).
push_pinГлавное
E2 — одностадийное отщепление: основание отрывает β-протон, электроны связи C–H образуют π-связь, уходящая группа уходит. Скорость \(v = k[\ce{RX}][\ce{B-}]\); быстрее с сильным основанием и хорошей уходящей группой (\(\ce{I} > \ce{Br} > \ce{Cl} \gg \ce{F}\)); субстраты: третичный > вторичный > первичный — порядок, обратный \(S_N2\). Связь C–H рвётся в лимитирующей стадии: замена H на D замедляет реакцию в 3–8 раз. Без β-водорода E2 невозможно.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.