Стереохимия SN2 — Органическая химия для олимпиад

Стереохимия SN2

8 заданий

Обращение конфигурации

linkОпора

В уроке 83 мы видели, что в механизме \(S_N2\) нуклеофил атакует атом углерода с тыла, со стороны, противоположной уходящей группе. У этого есть стереохимическое следствие. Пока нуклеофил образует связь, три других заместителя атома углерода выворачиваются на другую сторону, как спицы зонтика под сильным ветром. Поэтому конфигурация стереоцентра обращается. В этом уроке мы научимся рисовать продукт такой реакции и следить за конфигурацией в цепочках превращений.

Как нарисовать продукт \(S_N2\) у стереоцентра

  1. Нарисуйте субстрат с клиньями и штрихами.
  2. Поставьте нуклеофил на место уходящей группы, но с противоположной стороны: если уходящая группа была на клине, нуклеофил рисуют штрихом, и наоборот.
  3. Остальные группы оставьте на своих местах: это и есть вывернутый зонтик.
  4. Определите конфигурацию R или S продукта заново (урок 53).
(R)-2-бромбутан
(R)-2-бромбутан
(S)-бутан-2-ол: NaOH, вода
(S)-бутан-2-ол: NaOH, вода
Обращение: (R)-2-бромбутан → (S)-бутан-2-ол

Примеры

1. (R)-2-Бромбутан и гидроксид-ион. Гидроксид-ион встаёт на место брома с противоположной стороны, и образуется (S)-бутан-2-ол \(\ce{CH3CH(OH)C2H5}\). Группа OH, как и бром, старше остальных заместителей, поэтому вместе с геометрией меняется и буква.

2. (S)-2-Хлорпентан и цианид-ион. Образуется (R)-2-метилпентаннитрил. Группа CN, как и хлор, — старший заместитель, и буква меняется.

3. Цис-1-бром-3-метилциклопентан и цианид-ион. Цианид-ион атакует атом углерода с другой стороны кольца, поэтому из цис-изомера образуется транс-3-метилциклопентан-1-карбонитрил \(\ce{C7H11N}\).

4. Когда буква сохраняется. (S)-2-Бром-1-метоксипропан с цианид-ионом образует (S)-3-метокси-2-метилпропаннитрил \(\ce{CH3OCH2CH(CH3)CN}\). Геометрия обращена, но старшинство заместителей изменилось: у субстрата старшим был бром, а у продукта старшая группа — \(\ce{CH2OCH3}\) (кислород старше азота). Поэтому буква осталась прежней.

errorБуква — не геометрия

Обращение конфигурации — это изменение геометрии, а не обязательно смена буквы. Буква R/S меняется, только если нуклеофил занимает в ряду старшинства то же место, что уходящая группа. Поэтому после реакции конфигурацию определяют заново.

edit_noteПопробуйте сами

Какой продукт даст (R)-2-хлорпентан с азидом натрия в ДМФА?

expand_moreПоказать решение

(S)-2-азидопентан. Азидная группа, как и хлор, — старший заместитель, поэтому при обращении геометрии буква меняется.

Обращение в синтезе

Обращение конфигурации служит инструментом синтеза. Зная, сколько стадий \(S_N2\) проходит у стереоцентра, можно заранее сказать, какой стереоизомер получится.

Как проследить конфигурацию в цепочке

  1. Каждая стадия \(S_N2\) у стереоцентра обращает его конфигурацию.
  2. Две стадии \(S_N2\) подряд возвращают исходную геометрию (двойное обращение).
  3. Стадия, которая не затрагивает связей стереоцентра, сохраняет его геометрию. Так бывает при реакции у соседнего атома или при гидролизе сложного эфира.
  4. Букву R или S в конце цепочки определите заново.
Два SN2 подряд: (S) → (R) → (S), геометрия исходная
Два SN2 подряд: (S) → (R) → (S), геометрия исходная

Примеры

1. Одна стадия \(S_N2\). (S)-2-Иоднонан с ацетатом натрия в ДМФА образует (R)-2-нонилацетат \(\ce{CH3COOCH(CH3)C7H15}\): конфигурация обращается один раз.

2. Две стадии \(S_N2\). (S)-2-Бромгексан с иодидом натрия образует (R)-2-иодгексан, а тот с азидом натрия — (S)-2-азидогексан (рисунок выше). После двух обращений геометрия стереоцентра снова исходная.

3. Гидролиз сложного эфира. Щёлочь разрывает в сложном эфире связь между ацилом и атомом кислорода, а не связь кислорода со стереоцентром спирта:

\[\ce{CH3CO-OR + OH- -> CH3COO- + HO-R}\]

Связь C–O у стереоцентра остаётся целой, поэтому конфигурация спирта сохраняется.

errorВторое SN2 возвращает конфигурацию

Двойное обращение даёт исходную геометрию, а не новую. Поэтому в задаче на цепочку считают, сколько стадий \(S_N2\) проходит именно у стереоцентра.

edit_noteПопробуйте сами

(R)-2-Бромпентан обработали NaI в ацетоне, затем NaSH в ДМФА. Какова конфигурация тиола?

expand_moreПоказать решение

Две стадии \(S_N2\) дают исходную геометрию. Группа SH, как и бром, — старший заместитель, поэтому образуется (R)-пентан-2-тиол.

push_pinГлавное

Атака с тыла выворачивает заместители стереоцентра, как зонтик на ветру: конфигурация обращается. Если нуклеофил занимает в ряду старшинства то же место, что уходящая группа, буква меняется: (R) → (S). Если старшинство меняется, буква может сохраниться — смотрите на геометрию, а не на букву. Две стадии \(S_N2\) подряд возвращают исходную геометрию; стадии, не затрагивающие связей стереоцентра, её сохраняют.

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

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.