Примерни реакции E2, E1, Sn2, Sn1( 3 част)

Примерни реакции E2, E1, Sn2, Sn1( 3 част)

Нека помислим какъв тип реакция
би протекла,

ако имахме тук тази молекула.

Няма да се опитвам да я назовавам.

Ще отнеме много време.

Но е разтворена в метанол.

Що се отнася до типа реакция,

ще избираме между реакциите
Sn2, Sn1, E2 и E1.

Първо бих искал да започна,
като погледна разтворителя.

И когато се опитаме да преценим
какъв тип реакция ще протече,

важно е да помислим дали разтворителят
е протонен, или апротонен?

Разтворителят тук е метанол.

И е протонен.

В случай че не си спомняш,
какво означава протонен:

значи, че има протони,
които се движат в разтворителя,

те един вид са се отделили
и прескачат от една молекула към друга.

Знам, че метанолът е протонен, защото

има водород, свързан към
много електроотрицателен кислороден атом.

И понякога,
в една от метаноловите молекули,

кислородът може да открадне
водороден електрон.

А водородът сам по себе си, без електрон,

е протон, който ще се движи наоколо,
защото няма неутрон.

Това е протонен разтворител.

Сигурно се чудиш дали всеки разтворител
с водород е протонен?

Отговорът е не.

Ако има куп водороди,
свързани само с въглероди,

няма да е протонен разтворител.

Въглеродът не е толкова електроотрицателен,
че да може да открадне

електрон от водорода и да има водородни протони,
движещи се свободно.

Голямо "вземане-даване" има,
когато водородът е свързан към

много електроотрицателен атом
като кислород.

Тогава е протонен.

И от наученото досега знаем
какъв тип реакции е

малко вероятно
да протичат в случай с протонен разтвор.

Малко вероятно е
да имаме SN2 или Е2 реакция.

Каква е логиката? SN2 реакцията
се нуждае от силен нуклеофил.

Е2 реакцията се нуждае от силна основа.

Ако имаме движещи се протони,
нуклеофилът или основата

са склонни да реагират с протон.

Не са склонни да реагират със
самия субстрат.

При протонен разтворител е малко вероятно
да протекат SN2 или Е2 реакции.

По-вероятно е да наблюдаваме
SN1 или Е1 реакции.

И при двете напускащата група трябва
да се отдели самата тя и

всъщност наличието на протони може
да помогнат да се стабилизира

до някаква степен напускащата група.

Toва прави SN2, Е2 малко вероятни,
а SN1, Е1 малко по-вероятни.

Дотук това са нашите добри кандидати.

Следващото нещо, за което
да помислим, е да разгледаме

напускащата група или
да разгледаме дали

има напускаща група.

А в тази молекула,
всичко, което виждаме, е или

въглерод, или водород, освен йодът тук.

Знаем, че йодът е добра напускаща група.

Добра напускаща група, това
не изключва възможността

да имаме SN2 или Е2.

И двете могат да се справят добре
с напускащите групи.

Но е необходимо условие за SN1 или

Е1 реакция.

Запомни: и в SN1, и Е1, и в двете, първата стъпка

е, че напускащата група се отделя.

Това е стъпката, която е скоростоопределяща.

Това е изискване за SN1 или Е1, така

все още изглежда вероятно.

Все още не сме видели нещо, което
би ни накарало да мислим, че

не бихме имали SN1 или Е1.

Това е добра напускаща група.

Нека да го напиша тук.

Добра напускаща група.

Последното нещо тук,
за което да помислим, е

за въглерода, от който се отдели тази група.

Дотук всичко свидетелства в посока SN1 и Е1,

и накрая, след отделянето на напускащата група,

тук ще се образува карбокатион при въглерода,

към който сега е свързана.

За да бъде карбокатионът достатъчно

стабилен, трябва да е минимум
вторичен карбокатион,

свързан най-малко с два въглерода,
но в идеалния случай ще бъде

свързан с три въглерода.

Ще бъде третичен въглерод.

Въглеродът, към който е свързана
напускащата група, е

третичен въглерод.

Свързан е към един, два, три въглерода,

затова е третичен въглерод.

Всъщност, би могло да бъде
стабилен карбокатион.

Това е третичен въглерод, който предпочита

още един път SN1 и Е1.

Всички изводи тук ни казват, че SN1 и Е1

ще се случи.

Всъщност и двете се случват.

Нека да помислим за механизма.

В най- първата стъпка, напускащата група

напуска във всяка една от реакциите.

Ако погледнем йода, той има

вече 7 валентни електрона.

1,2,3,4,5,6,7.

През първата стъпка,
скоростоопределящата стъпка

на SN1 и Е1 реакцията, йодът сграбчва

електрон от въглерода.

Електронът ще го оцветя тук в зелено.

Това ще бъде сграбчено от йода,
за да стане йодид,

след това въглеродът ще изгуби
електрон и ще стане

карбокатион.

След най-първата стъпка имаме

нещо, изглеждащо по този начин.

Това е нашата молекула.

Така вече е ясно какво направихме,
стрелката... ще я направя

ето до тук, ясно е,

че това е следващата стъпка.

И какво се случи тук?

Нашият третичен въглерод
е изгубил своя електрон.

Този въглерод има положителен заряд.

Това е третичен карбокатион.

Йодът се е превърнал в йодид.

Отделил се е от молекулата.

Има си първончалните 7
валентни електрона: 1,2

3,4,5,6,7.

То е сграбчило още един електрон
от въглерода и сега

е... исках да го направя в зелено.

То е сграбчило още един електрон
от въглерода и сега е

йодиден анион.

Стъпката тук е еднаква с тази на

двете реакции SN1 и Е1.

Напускащата група трябва да напусне.

След това те започват да се разклоняват.

При SN1 напускащата група действително
бива заместена

със слаб нуклеофил.

При Е1 слабата основа отнема от
един от бета водородите електрон

и образува алкин.

Нека ги направим отделно.

Тук ще направя SN1.

А отдясно ще направя Е1 реакцията.

Нека започна тук.

SN1 започва тук, от тази стъпка.

Ще повторя стъпката.

Това има положителен заряд.

Това тук има положителен заряд.

Йодидът е напуснал.

Не трябва да рисувам повече
валентните електрони.

Какво следва след това?

Ще я заместим със слабата основа,

като тук всъщност слабата основа е метанол.

Слабата основа тук е метанол.

Нека нарисувам тук метанол.

Имам две несподелени двойки електрони
и едната от тях

е слабата основа.

Има желание да даде електрон.

Тук има частичен отрицателен заряд, защото

кислородът е електроотрицателен, но няма пълен

отрицателен заряд, следователно
не е силен нуклеофил.

Но може да дари електрон
на този карбокатион и

и точно това ще се случи.

Ще дари електрон на тази карбокатион.

И след като това се случи,
ще изглежда по този начин.

Това е нашата оригинална молекула.

Този пурпурен електрон е предоставен на

карбокатиона.

На другият му край е синият електрон

при кислорода.

И сега е свързан.

Това е нашият кислород.

Другата двойка електрони на кислорода и

е свързана към водорода и метил групата.

Последната стъпка на това е,
когато може би друга слаба основа

ще се появи и ще сграбчи този
водороден протон .

Искам тук да съм много ясен.

Кислородът беше неутрален.

Метанолът тук е неутрален.

Дава електрон на карбокатиона.

Карбокатионът има положителен заряд,
защото е изгубил електрон

първоначално.

Сега си взема обратно електрон.

Става неутрален.

Метанолът, от друга страна,
беше неутрален, даде

електрон и сега получава...
сега е положителен.

Сега може да дойде друг метанол.

Може да дойде друга метанолова
молекула, стояща

накъде, която би могла
да сграбчи също протон от

положителния йон.

Този тук ще го сграбчи или

ще се свърже с него.

Наистина ще даде електрон
на водородния протон, наистина.

Водородният електрон го взима кислородът и така

става неутрален.

Накрая ще изглежда ето така.

Имаме това тук.

Метанолът, който първоначално
се е свързал, е изгубил

водорода, изглежда ето така.

Имаме кислород и СН3.

Сега е неутрално, защото е получило електрон, когато

е бил присъединен водородният протон.

Ако искаме да го напишем, има всъщност тези два

допълнителни електрона – точно така.

Ако искаме да нарисуваме последния метанол, сега е

положителен катион и изглежда ето така.

Това е ОН, СН3, Н и след това има
несподелена електронна двойка точно тук,

и сега има положителен заряд.

Това беше SN1 реакцията.

Другата реакция, която ще се появи е Е1.

Още един път, нашата първа стъпка...

не исках да направя това.

Нашата първа стъпка изглежда ето така.

Това е нашата първа стъпка.

Нека да опростя всичко.

Напускащата група е напуснала.

Във всяка ситуация напускащата група е напуснала.

Нашият йодид е тук горе,

И в Е1 реакцията няма заместители.

Какво става, ако един от
бета въглеродите получи водород,

взет от слаба основа.

Да си припомним какво е бета въглерод.

Алфа въглерод е въглеродът в карбокатиона.

Това тук.

Това е алфа въглерод.

Бета въглеродът е един въглерод по-нататък.

Това е бета въглерод, това е бета въглерод,
а след това

и това е бета въглерод.

Въглеродът тук не е свързан с водороди.

Свързан е само с други въглероди.

Не може да изгуби водороди.

После трябва да избираме
между въглерода, който

е свързан с 3 водорода,
и този въглерод, който всъщност

е свързан с 2 водорода.

Не ги поставих преди това,
но се подразбира, че са тук.

Свързан е с два водорода.

Правилото на Зайцев ни казва,
че доминиращият продукт ще

бъде произведен, когато въглеродът
с по-малко водороди

изгуби водород.

От тези тук, този водород има два водорода,

този тук има 3.

Единият, който ще даде водород на основата,

или е по-склонен да даде водород на основата,

е този, който има 2 водорода, а не 3;

който има по-малко водороди.

В този случай, още един път –
нашата основа е метанол, който действаше

като нуклеофил при SN1, действаше като

слаб нуклеофил при SN1.

Сега действа като слаба основа.

Тук имаме метанол.

Това е водород.

СН3 има няколко електрона тук.

Има частичен положителен заряд.

Той ще даде един от
неговите електрони на водорода,

по-точно на водородния протон.

Водородът няма да вземе този електрон с него.

След това този електрон
ще бъде даден на карбокатиона,

за да го направи неутрален и
ще се образува двойна връзка.

След като се случи това, ние оставаме с нещо,

което изглежда така.

Това беше нашата оригинална молекула.

Този въглерод тук в жълто

си е изгубил водорода.

Този водород е все още тук.

Ако исках, можеше да го напиша.

Но няма нужда.

Ще се претрупа всичко тук.

Но сега се е образувала двойна връзка
с първичния въглерод.

Сега се образува двойна връзка.

Електронът, който
се е свързал с водорода, сега

е отива при карбокатиона.

Има двойна връзка с него.

После имате метанола, който се е превърнал

в положителен йон.

Превърнал се е в положителен йон: СН3.

И сега има тази връзка.

Има тази връзка с водорода.

Ще нарисувам електрона,
който е даден, в пурпурен цвят.

И има тази допълнителна
несподелена двойка електрони.

При тези обстоятелства
разгледахме всички доводи.

Всички изводи бяха срещу SN2 и Е2.

Те бяха в услуга на SN1 и Е1.

Ако бяхме направили това, щяхме

да видим какво се случва в тази реакция,

ще получим продукти от двете реакции SN1+ и Е1,

тези продукти и продуктите там.