Nukleofilné substitúcie nasýtených uhlíkov

Last updated 11 May 23 Edit Source

Organika

Existujú dva mechanizmy $S_n1, S_n2$

$S_N1$:
Reakcia je prvého poriadku
Rýchlosť určuje tvorba karbokatiónu, reakcia s nukleofilom je rýchla
Nezáleží na sile nukleofilu, či koncentrácii

$S_N2$:
Reakcia je druhého poriadku
Rýchlosť určuje sila nukleofilu, odstupujúca sila skupiny a sterická hinderance
Záleží na sile nukleofilu a konecntrácii

# Sn1 reakcia

$$r=k_1[\ce{R-X}]$$
Rýchlosť určujúci krok je tvorba karbokatiónu
Karbokatión reaguje s hocijakým nukleofilom (aj slabým)

Rýchlosť Sn1 záleží na:

uhlíkovej kostre - substituovanosť elektrofilného centra (delokalizácia)
odstupujúcej skupine

# Stabilizácia karbokatiónu

Ak je karbokatión stabilizovaný, tak je rýchlosť tvorby vyššia

PI systémy:

dvojité väzby
aromatické jadrá
VEP - $\ce{N, O, S}$

Substituenty (sigma väzby):

# Sn2 reakcia

$$r = k_2[\ce{R-X}][\ce{Nu^{[-]}}]$$

Rýchlosť Sn2 záleží na:

nukleofile
uhlíkovej kostre - substituovanosť elektrofilného centra (steric hinderance)
odstupujúcej skupine

Reakcia invertuje stereocentrum

# Nukleofily

Silu nukleofilu vieme odvodiť od pKa konjugovanej kyseliny:

Vysoké pKa <=> zlá kyselina => nukleofil nestabilný => REAKTÍVNY
Nízke pKa <=> dobrá kyselina => nukleofil stabilný => NEREAKTÍVNY

# Stabilizácia

Medzistav má najvyššiu energiu, dokáže byť stabilizovaný P orbitálmi:

# Ako určiť mechanizmus

Oba typy väčšinou prebiehajú súčasne, pričom…

…najdôležitejší bod je štuktúra uhlíkovej kostry:

Sn1 prebieha ak je karbokatión dobre stabilizovaný:

# Odstupujúce skupiny

Sú dôležité v oboch reakciach, pretože sú v rate-limiting step
Schopnosť odstúpenia sa odvíja od sily väzby a $\textbf{pKa}$ konjug. kys. (stability aniónu)