SN1 SN2 / E1、E2的决定
决定SN1/SN2/E1/E2(3) -溶剂
最后更新:2022年11月29日|
快速而肮脏的指南SN1/SN2/E1/E2反应,第3部分:溶剂的作用
让我们继续我们的快速N肮脏指南SN1/SN2/E1/E2-快速演练思考这个反应决定。
有四个关键因素需要考虑:
什么是溶剂?
回想一下,有两种重要的溶剂需要考虑:极性质子溶剂和极性非质子溶剂。[请看这篇文章:关于溶剂]
我们来复习一下极性质子溶剂。
极性质子溶剂能够氢键。回想一下氢键发生在电负性很强的原子,比如O或N直接和氢成键。(看到的:四种分子间力及其如何影响沸点)
例如水(H2O)、醇类(如CH3.哦,天啊3.CH2哦,t-BuOH)羧酸(如醋酸),甚至氨(NH3.).
快速提示:含有OH或NH基团的溶剂是极性的质子溶剂
氢键是水和乙醇等溶剂的高沸点的直接原因;氢上的部分正电荷被电负性原子上的部分负电荷吸引。
这也是为什么水是一种很好的溶剂指控物种如卤化物离子;氢键溶剂像护套一样包围着带负电荷的离子。
极性质子溶剂通过氢键“附着”亲核试剂,亲核性随着我们在周期表上的下降而上升
氢键与亲核试剂形成亲核试剂少亲核!
- 这种溶剂分子的“外套”——很像一群保安人员的保护——意味着这些阴离子的亲核试剂不具有它们通常在没有粘附的溶剂分子群的情况下所具有的行动自由。
- 形成氢键的能力是最高对于小的,高电负性离子,如氟并且随着离子变大而减小(电荷更分散)下来元素周期表中的一列
- 这意味着极性质子溶剂,亲核性卤化物阴离子增加我们继续下来元素周期表。
- 那么顺序是亲核性卤化物在极性质子溶剂中的反应为I(-) > Br (-) > Cl (-) > F(-)。同样,氧柱中应为HSe(-) > HS(-) > HO (-)硫族元素)
极地一个质子溶剂不与亲核试剂形成氢键,因此这些溶剂的亲核性与碱性有关
现在我们来谈谈极坐标质子溶剂;极性非质子溶剂的极性足以溶解带电物质(如卤化物离子),但不产生氢键。
这意味着在溶剂等DMSO溶液,DMF,丙酮,或乙腈,亲核性与碱度(和粘结强度,如C-F > C-Cl > C-Br > C-I)有更好的相关性,因此亲核性减少沿着周期表往下看。
底线是:
快速肮脏规则#5:
让我们回到我们在前两篇文章中看到的例子。
在本系列的最后一篇文章中,我们将看看温度对这些反应的影响。
在下一篇文章:温度的作用
笔记
这个练习的要点是1)记住影响每种反应类型的主要因素,2)一旦你知道了反应类型,就能应用它。
挣扎在SN1/SN2/E1/E2?我们的Org 1摘要表格(PDF)包含一整个页面的流程图SN1/SN2/E1/E2,以及另外两页总结取代和消除反应,此外还有许多Org 1的其他主题。
2条评论:)
-我认为重要的是,在真正的“toss up”情况下(如上面的#2),如果我们运行反应并通过GC/MS(我们在ugrad OChem实验室做的事情…但不是为了这个反应)分析结果,我们可能会看到E2和SN2产物…但在质子溶剂中,E2是主要的有机产物,而在非质子溶剂中,SN2是主要的有机产物。并不是说一种溶剂能产生100%的消除,另一种溶剂能产生100%的取代。
-我也让我的学生用这种方法分析反应。亲核试剂告诉我们什么?亲电试剂告诉我们什么?溶剂告诉我们什么?我用这些来生成支持某种机制的“证据”,或者反对某种机制的“证据”。
这就是我的看法。我会犹豫使用“排除”这样的短语,因为从心理学上讲,这是排他性思维。我可以想象一个例子,来自亲核试剂的证据“排除”了SN2机制……但基于其他证据,SN2正是途径(在我的脑海中,KOtBu + MeBr)。但如果我告诉自己,一个大而笨重的碱基“排除”了SN2,我在心理上排除了这种可能性。“反面证据”告诉我,这不是我的第一选择,但也不是不可能。
(此外,我告诉我的学生,溶剂有时会使我们向一个方向或另一个方向倾斜,但溶剂永远不应该被用作反对特定机制的“证据”……特别是因为我们的SN2实验室使用乙醇作为溶剂!)
请尽快发布下一期!!
很棒的博客,我学到了很多,谢谢你的辛勤工作,如果我可以问一个问题,我相信我只是错过了这个,但为什么极性质子溶剂更适合E2?我想有一堆H+漂浮在周围对于E2我们需要一个强碱,它会在到达亲核试剂之前就和质子结合?
正是我的想法!
与其说极性质子溶剂更适合E2反应,不如说极性质子溶剂不太适合SN2反应。极性质子溶剂导致亲核试剂形成氢键,你可以认为这使得亲核试剂空间受阻。由于亲核取代比酸碱反应对空间位阻更敏感(即攻击C-H键的H),极性质子溶剂将倾向于降低取代的速度(相对于消除)。
在两种反应相互竞争的情况下(例如,二烷基卤化物与NaOH这样的强碱),这可能是倾向于取代(SN2)与倾向于消除(E2)之间的差异。
我的有机化学教授说这是错误的。极性质子溶剂减慢了二级反应,因为质子溶剂削弱了碱和亲核试剂。
E2和Sn2倾向于极性非质子,我认为这是一个错误问题2不是E2,是e1
非常感谢。老实说,我选择了可汗学院(主要是因为我在考试前非常急于学习这个,而你给出了一个精彩而简洁的解释)。老实说,比起可汗学院,甚至有机化学的第二语言书,我更喜欢这本书。我一定会把这本书推荐给同学们,甚至是我的教授,这样他就可以推荐给未来的学生了。干杯!
是的! !我完全同意!!喜欢这个网站,我已经告诉我的同学了!非常感谢!非常有帮助,我喜欢你使用有趣的图片和解释,这样东西会更好!明天还有决赛!
亲爱的詹姆斯,
我从不同的渠道得到了相互矛盾的信息,或者可能只是我没有正确地解释它们。从这里可以看出,当双分子反应的条件成立时,极性非质子溶剂有利于SN2而质子溶剂有利于E2。然而,我也看到有资料显示,极性非质子溶剂是E2的“好”溶剂,这对我来说是有道理的,因为使用质子溶剂,你不会在它可以抽象β - h之前就冒着质子化碱的风险吗?
我想同样的问题!但是我猜极性质子溶剂对亲核试剂的影响要比对碱的影响严重得多。对吗?
是的!亲核试剂正在攻击这里的碳(特别是碳上的轨道),它比氢上的1s轨道更难接近(因此对空间位阻很敏感)(即当某种物质起布朗斯特德酸的作用时)。
嗨!我是一名化学专业的大二学生,目前正在学习有机化学,我只是想对这个资源说声谢谢!我研究这些东西很久了,但我无法在脑海中正确地排列起来。这给了我一个很好的参照系和一个很好的系统方法来处理这些问题,这正是我所需要的。再次感谢!你可能在期末考试中为我赢得了十分!
谢谢Kayleigh !很高兴你发现这个网站很有用!詹姆斯
这篇文章很有帮助,但我的讲师对此的回答让我困惑。反应是用初生卤代烷烃与氢氧化钠反应,以水为溶剂。我以为水显然是极性质子溶剂,应该是E2反应,但是我的老师告诉我反应是Sn2。现在我真的很困惑。任何解释吗?
如果是烷基卤化物,那肯定是SN2。唯一的例外是,如果你有一个非常庞大的碱/亲核试剂,比如t-BuO-,然后,你可能会得到消去(e2)
我很困惑。我认为质子溶剂更喜欢sn1/e1而不是sn2/e2,而非质子溶剂更喜欢e2/sn2 rxns而不是e1/sn1。为什么在质子溶剂中比较sn2/e2和sn1/e1?
我鼓励你回头看看之前的两篇文章。这是关于如何通过问4个问题来推导SN1/SN2/E1/E2的系列文章的第三篇。在第一篇文章中,我们研究了底物,并说三级底物最有可能发生sn1/e1,初级底物最不可能发生sn1/e1。在第二篇文章中,我们研究了亲核试剂,并说带电的亲核试剂/碱有利于sn2/e2,不带电的亲核试剂有利于sn1/e1。只要回答这两个问题,你就能确定反应是sn1/e1还是sn2/e2。在这第三篇文章中,我们展示了如何在仲烷基卤化物的情况下区分sn2/e2:极性质子溶剂倾向于更有利于e2而不是sn2。
在SN1反应中不使用极性非质子溶剂,是因为其中一些溶剂可以与碳正离子中间体反应并产生不需要的产物。相反,极性质子溶剂是首选的?怎么了?
极性非质子溶剂不能与碳正离子中间体发生反应。相反,使用极性质子溶剂是因为它们通常比极性非质子溶剂更具极性。
为什么水,尽管是极性质子溶剂,也倾向于sn2机制。
例子:
ch3chohbrchh3 +OH-(AQ.) = CH3CHOHCH3 (SN2)
CH3CHBrCH3 + OH-(醇)= CH3CHCH2 (E2消除)
你怎么知道的?
关于第2个问题——为什么E1不能与氢化物发生位移?
因为强碱KOEt的存在。这会导致E2反应。如果只是EtOH,那么E1有氢化物移位是可能的。
非常感谢!这个网站非常有帮助!!
很高兴你喜欢!
但是如果CN与极性质子溶剂和没有热量
任何时候你看到氰化物阴离子你都可能看到一个亲核取代。
我的教授告诉我,极性质子溶剂有利于sn1反应,因为它能溶解碳正离子,从而增加稳定性。何评论?
是的,事实就是如此,这与本文的文本是一致的。
非常感谢James免费为我们提供了教授们困惑的概念。你能帮我们一个忙,写一篇关于(虽然与本主题无关)双取代苯环中的亲电芳香族取代....吗我对例外情况感到困惑。
二取代环中的EAS://m.deriinvest.com/2018/03/19/eas-disubstituted-benzenes/
非常感谢!
很高兴你觉得有用。
我的问题是,如果极性质子溶剂更倾向于E2而不是SN2,那么为什么烷基卤化物与aq KOH反应时,会产生酒精作为主要产物,即使h2o是比酒精介质更强的质子溶剂。即使它不是强的,它仍然是质子的,所以它不应该产生SN2,但它会!!
主卤还是仲卤?因为如果它是主反应,一开始就应该很清楚它是SN2。真正的问题是,仲烷基卤化物会发生什么。讲师如何处理这个问题有很大的不一致,所以我强烈建议极性非质子溶剂为SN2,极性质子溶剂为E2。
有点疑问,如果溶剂由Ch3O离子和Ch3Oh组成反应会是Sn1还是Sn2?
CH3O(-)是强亲核试剂,所以它不是SN2就是E2。
有人能说溶剂的极性也会影响E1/SN1比吗?
两种途径形成相同的碳正离子作为速率决定步骤的产物。但在第二步中,溶剂可以与(通常不带电的)碱性亲核试剂相互作用。溶剂极性越高,相互作用越强(亲核性比碱性更低)。
这些相互作用可以忽略不计吗?它有经验支持吗?
溶剂在E1/SN1反应中一般有什么作用?
F是一个非常弱的亲核试剂因为它宁愿带走一个H+然后离开而不愿攻击亲电中心。这篇文章在这方面是不正确的。这是一个特殊的例外。
氟离子(不是HF)完全可以作为亲核试剂,例如TBAF(四丁基氟化铵)。
第二个反应让我困惑,因为乙醇中的乙醇离子是威廉姆森醚合成的常用试剂,这是一个SN2反应。
(不是在主题上,但我的课本上也有一些令人困惑的地方,关于SN2反应的底物是叔烷基卤化物好还是叔醇酸亲核试剂好……我可以在那页的评论区问一下)
但正如你所说,并不是说SN2反应完全不会发生,而是E2反应会以更大的比例发生。威廉姆森的页面上说了我们如何从乙醇中原位得到醇盐离子,如果醇盐离子是预先给出的,我们可以使用极性非质子溶剂来防止淘汰竞争。
此外,在我的课程中,我们听说水态KOH会导致SN2反应而醇态KOH会导致E2反应。我听到的解释是OH-是SN2反应中很好的亲核试剂,当有酒精和KOH的时候OH-可以和酒精脱质子得到醇氧离子,醇氧离子是比亲核试剂更强的碱,所以在E2反应中会带走一个质子。这个说法成立吗?
通常威廉姆森反应的底物是烷基卤化物。当底物是次要的,淘汰就会竞争。
哦,还有一些人已经问过酒精和水KOH了
我找到了出处的解释:
https://flic.kr/p/2ogxqFf
书上说醇氧离子更倾向于成为碱而不是亲核试剂因为空间空间的原因,而羟基更容易形成SN2。
教材是《普拉迪普12班化学新课》
是的,除了极性质子溶剂更倾向于E2而不是SN2。
关于我说的最后一句话…酒精是一种极性质子溶剂…(但它的极性不如水…教科书一直说极性较低的溶剂更倾向于消除…)
我最后一句话更恰当地指的是威廉姆森综合理论。
很抱歉有这么多评论,我在这个网站上搜索我两周后的化学期末考试。