Sostituzione Nucleofila (SN1SN2)

sostituzione Nucleofila è la reazione di una coppia di elettroni donatore (nucleofilo, Nu) con una coppia di elettroni accettore (l’elettrofilo). Un elettrofilo ibridato sp3 deve avere un gruppo di partenza (X) affinché la reazione abbia luogo.,

Meccanismo di sostituzione nucleofila

Il termine SN2 significa che due molecole sono coinvolte nello stato di transizione effettivo:

La partenza del gruppo di partenza avviene contemporaneamente all’attacco posteriore da parte del nucleofilo. La reazione SN2 porta quindi a una configurazione prevedibile dello stereocenter-procede con inversione (inversione della configurazione).

Nella reazione SN1, si forma per primo uno carb carbenio planare, che poi reagisce ulteriormente con il nucleofilo., Poiché il nucleofilo è libero di attaccare da entrambi i lati, questa reazione è associata alla racemizzazione.

In entrambe le reazioni, il nucleofilo compete con il gruppo uscente. Per questo motivo, bisogna rendersi conto di quali proprietà dovrebbe avere un gruppo in partenza e cosa costituisce un buon nucleofilo. Per questo motivo, vale la pena sapere quali fattori determineranno se una reazione segue un percorso SN1 o SN2.

Gruppi di partenza molto buoni, come triflate, tosylate e mesylate, stabilizzano una carica negativa incipiente., La delocalizzazione di questa carica si riflette nel fatto che questi ioni non sono considerati nucleofili.

Gli ioni idrossido e alcossido non sono buoni gruppi di partenza; tuttavia, possono essere attivati per mezzo di acidi di Lewis o Brønsted.

Gli epossidi sono un’eccezione, poiché alleviano il loro ceppo ad anello quando subiscono la sostituzione nucleofila, con l’attivazione per acido facoltativa:

Triflato, tosilato e mesilato sono gli anioni degli acidi forti., Le basi coniugate deboli sono nucleofili poveri. La nucleofilia aumenta in parallelo con la forza di base. Quindi, ammine, alcoli e alcossidi sono nucleofili molto buoni. La forza di base è una misura approssimativa di quanto sia reattiva la coppia di elettroni non conduttori; quindi, non è necessario che un nucleofilo sia anionico.

In condizioni di sostituzione, le ammine procedono fino a formare sali quaternari, il che rende difficile controllare l’entità della reazione.,

Tuttavia, quando la forza di base di un nucleofilo e l’ostacolo sterico aumentano, la sua basicità tende ad essere accentuata. Se ci sono protoni astrattibili nella posizione β dell’elettrofilo, una via di eliminazione può competere con la sostituzione nucleofila.

Un fattore aggiuntivo che svolge un ruolo è il carattere del solvente. L’aumento della stabilizzazione del nucleofilo da parte del solvente provoca una diminuzione della reattività., Pertanto, i solventi protici polari stabilizzeranno gli ioni cloruro e bromuro attraverso la formazione di legami idrogeno a questi anioni più piccoli. Lo ioduro è un nucleofilo comparativamente migliore in questi solventi. Il comportamento inverso predomina nei media polari aprotici.

Il solvente svolge anche un ruolo importante nel determinare quale percorso assumerà la reazione, SN1 rispetto a SN2. Si può tranquillamente presumere che un gruppo di partenza sostituito dal primario segua in ogni caso una via SN2, poiché la formazione del corrispondente unstable carbenio primario instabile è sfavorita., La reazione per via SN1 è altamente probabile per i composti con sostituzione terziaria, poiché il corrispondente tertiary carbenio terziario è stabilizzato attraverso l’iperconiugazione:

Migliore è il solvente che stabilizza gli ioni, più è probabile che la reazione segua una via SN1 (ad esempio, nei solventi protici polari come l’acqua nell’acetone). Quanto più altamente sostituito è lo inc carbenio incipiente, tanto più probabile che la reazione seguirà una via SN1., Più il nucleofilo non è reattivo, più è probabile che una reazione con elettrofili secondari e terziari segua una via SN1. Un nucleofilo più debole non è altrettanto efficace nell’attacco posteriore, poiché questa posizione è schermata stericamente, specialmente nel caso di substrati terziari. Gli ioni carbenio sono planari e quindi meno stericamente ostacolati e sono naturalmente più reattivi come elettrofili rispetto al composto genitore non caricato.,

L’idrolisi di tert-butil cloruro è una tipica reazione SN1:

Letteratura

Un alta Efficienza di Conversione di Primaria o Secondaria di Alcoli in Fluoruri con n-Perfluorobutanesulfonyl Fluoro-Tetrabutilammonio Triphenyldifluorosilicate
X. Zhao, W. Zhuang, D. Fang, X. Xue, J. Zhou, Synlett, 2009, 779-782