Механизм SN2

8 заданий

Одна стадия

\(S_N2\) — «замещение нуклеофильное бимолекулярное»: обе частицы встречаются в единственной стадии.

Как нарисовать механизм \(S_N2\)

Стрелка от пары нуклеофила к атому углерода при уходящей группе — с тыла, со стороны, противоположной уходящей группе.
Стрелка от связи C–X к X.
Переходное состояние: связи Nu···C···X частичные, три заместителя углерода в одной плоскости.
Продукт — Nu на месте X, конфигурация обращена (урок 84).

Почему с тыла: нуклеофил отдаёт пару на разрыхляющую орбиталь \(\sigma^*\)(C–X), а её большая доля — со стороны, противоположной X. Заполнение \(\sigma^*\) и рвёт связь C–X.

SN2: атака с тыла и обращение конфигурации — \(S_N2\): атака с тыла и обращение конфигурации

Кинетика

\[v = k[\ce{RX}][\ce{Nu-}]\]

Удвоение концентрации любого реагента удваивает скорость.

Примеры

1. \(\ce{CH3Br + OH- -> CH3OH + Br-}\).

2. \(\ce{CH3CH2I + CN- -> CH3CH2CN + I-}\).

3. \(\ce{CH3CH2CH2Br + N3- -> CH3CH2CH2N3 + Br-}\).

SN2 — один барьер, SN1 — два с карбокатионом — \(S_N2\) — один барьер, \(S_N1\) — два с карбокатионом

errorИнтермедиата нет

В \(S_N2\) нет карбокатиона: переходное состояние — вершина профиля, а не частица. Поэтому нет и перегруппировок.

edit_noteПопробуйте сами

Во сколько раз изменится скорость \(S_N2\), если концентрацию галогеналкана утроить, а нуклеофила — уменьшить вдвое?

expand_moreПоказать решение

\(3 \cdot 0{,}5 = 1{,}5\) — возрастёт в 1,5 раза.

Нуклеофилы в синтезе

\(S_N2\) — главный способ ввести новую группу вместо галогена.

Как предсказать продукт \(S_N2\)

Найдите нуклеофил и его атакующий атом.
Поставьте его на место галогена.
Для аммиака и аминов учтите многократное алкилирование.

Нуклеофил	Продукт из \(\ce{R-X}\)
\(\ce{HO-}\)	спирт \(\ce{R-OH}\)
\(\ce{R'O-}\)	простой эфир \(\ce{R-O-R'}\)
\(\ce{CN-}\)	нитрил \(\ce{R-CN}\) (цепь длиннее на 1)
\(\ce{N3-}\)	азид \(\ce{R-N3}\)
\(\ce{HS-}\)	тиол \(\ce{R-SH}\)
\(\ce{R'C#C-}\)	алкин \(\ce{R-C#C-R'}\)
\(\ce{R'COO-}\)	сложный эфир

Примеры

1. 1-Бромпентан + NaCN (ДМСО) → гексаннитрил.

2. Бромэтан + \(\ce{CH3COONa}\) → этилацетат.

3. 1-Бромпропан + ацетиленид натрия → пент-1-ин.

errorАммиак алкилируется многократно

Первичный амин — нуклеофил не хуже аммиака: образуются смеси аминов и соль аммония. Для чистого первичного амина используют азид с последующим восстановлением или синтез Габриэля.

edit_noteПопробуйте сами

Какой продукт даст бромметан с этилатом натрия?

expand_moreПоказать решение

Метилэтиловый эфир \(\ce{CH3OC2H5}\) (синтез Вильямсона).

push_pinГлавное

\(S_N2\) — одностадийная реакция: нуклеофил атакует атом углерода с тыла, противоположно уходящей группе, связь с нуклеофилом образуется одновременно с разрывом связи с уходящей группой. В переходном состоянии у углерода пять частичных связей, три заместителя в плоскости. Скорость \(v = k[\ce{RX}][\ce{Nu-}]\) — второй порядок.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.