verdere informatie
literatuur
gerelateerde reacties
Finkelsteinreactie
Kolbe Nitrilsynthese
nucleofiele substitutie is de reactie van een elektronenpaar donor (het nucleofiel, nu) met een elektronenpaar acceptor (de elektrofiel). Een SP3-gehybridiseerde elektrofiel moet een verlaten groep (X) hebben om de reactie te laten plaatsvinden.,
mechanisme van nucleofiele substitutie
De term SN2 betekent dat twee moleculen betrokken zijn bij de werkelijke transitietoestand:
het vertrek van de leaving group gebeurt gelijktijdig met de backside attack door het nucleofiel. De SN2-reactie leidt dus tot een voorspelbare configuratie van het stereocenter – het gaat verder met inversie (omkering van de configuratie).
in de SN1-reactie wordt eerst een vlak carbeniumion gevormd, dat vervolgens verder reageert met het nucleofiel., Aangezien het nucleofiel vrij is om van beide kanten aan te vallen, wordt deze reactie geassocieerd met racemization.
in beide reacties concurreert het nucleofiel met de leaving group. Hierdoor moet men zich realiseren welke eigenschappen een vertrekkende groep zou moeten hebben, en wat een goed nucleofiel is. Om deze reden is het de moeite waard om te weten welke factoren bepalen of een reactie een SN1-of SN2-route volgt.
zeer goede leaving groepen, zoals triflate, tosylaat en mesylaat, stabiliseren een beginnende negatieve lading., De delokalisatie van deze lading wordt weerspiegeld in het feit dat deze ionen niet als nucleofiel worden beschouwd.
Hydroxide-en alkoxide-ionen zijn geen goede afvallende groepen; ze kunnen echter worden geactiveerd met behulp van Lewis-of Brønsted-zuren.
epoxiden zijn een uitzondering, omdat ze hun ringstam verlichten wanneer ze nucleofiele substitutie ondergaan, waarbij activering door zuur optioneel is:
Triflaatanionen, tosylaat en mesylaat zijn de anionen van sterke zuren., De zwakke geconjugeerde basen zijn slechte nucleofielen. De nucleofiliciteit neemt parallel met de basissterkte toe. Aminen, alcoholen en alkoxiden zijn dus zeer goede nucleofielen. De basissterkte is een ruwe maat voor hoe reactief het niet-gebonden elektronenpaar is; het is dus niet nodig dat een nucleofiel anionisch is.
onder substitutie-omstandigheden gaan aminen helemaal door tot quaternaire zouten, waardoor het moeilijk is de omvang van de reactie te controleren.,
echter, naarmate de basissterkte en sterische hinder van een nucleofiel toenemen, wordt de basiciteit ervan meestal geaccentueerd. Als er abstracte protonen zijn op de β-positie van de elektrofiel, kan een eliminatieroute concurreren met de nucleofiele substitutie.
een extra factor die een rol speelt is het karakter van het oplosmiddel. Toenemende stabilisatie van het nucleofiel door het oplosmiddel resulteert in afnemende reactiviteit., Zo zullen polaire protische oplosmiddelen de chloride-en bromide-ionen stabiliseren door de vorming van waterstofbindingen met deze kleinere anionen. Jodide is een relatief beter nucleofiel in deze oplosmiddelen. Het omgekeerde gedrag overheerst in aprotische polaire media.
het oplosmiddel speelt ook een belangrijke rol bij het bepalen van de route die de reactie zal nemen, SN1 versus SN2. Er kan veilig worden aangenomen dat een primair gesubstitueerde leaving-groep in ieder geval een SN2-route zal volgen, aangezien de vorming van het overeenkomstige onstabiele primaire carbeniumion niet wordt beïnvloed., Reactie via de SN1-route is zeer waarschijnlijk voor verbindingen met tertiaire substitutie, aangezien het overeenkomstige tertiaire carbeniumion wordt gestabiliseerd door hyperconjugatie:
hoe beter het oplosmiddel de ionen stabiliseert, hoe waarschijnlijker het is dat de reactie een SN1-route volgt (bijvoorbeeld in polaire protische oplosmiddelen zoals water in aceton). Hoe meer gesubstitueerd het beginnende carbenium-ion is, des te waarschijnlijker is dat de reactie een SN1-route zal volgen., Hoe minder reactief het nucleofiel is, hoe waarschijnlijker het wordt dat een reactie met secundaire en tertiaire elektrofielen een SN1-route zal volgen. Een zwakkere nucleofiel is niet zo effectief in de backside aanval, omdat deze locatie sterisch afgeschermd is, vooral in het geval van tertiaire substraten. Carbeniumionen zijn vlak en daardoor minder sterisch gehinderd, en zijn van nature meer reactief als elektrofiel dan de niet-geladen moederverbinding.,
De hydrolyse van tert-butyl chloride is een typisch SN1 reactie:
Recente Literatuur
Een Uiterst Efficiënte Omzetting van Primaire of Secundaire Alcoholen in Fluoriden met n-Perfluorobutanesulfonyl Fluoride-Tetrabutylammonium Triphenyldifluorosilicate
X. Zhao, W. Zhuang, D. Fang, X. Xue, J. Zhou, Synlett, 2009, 779-782