コア コンセプト
このチュートリアルでは、求核置換の最初のタイプについて学びます 反応 – sn1 – そのメカニズムを見て、例を見ていきます.
他の記事で取り上げるトピック
- 求核試薬とは
- 求電子剤とは
- 定期的な傾向
- 運動分子理論
- 立体障害
語彙
- カルボカチオン: 正電荷を帯びた炭素を持つイオン
- グループからの脱退: 反応の過程で分子から分離する原子または原子団。離脱基は電子を受け取り、壊れた結合から電子を受け取り、それらを使用して原子価殻を埋め、中性種として離脱します。
- 求核置換反応: 求核試薬が分子の脱離基を置換する反応
- Sn1 反応: 2 つの別々のステップで起こる求核置換反応。
- ステレオセンター: 4 つの固有の結合基を持つ原子 (通常は炭素)。
- 立体障害: 物理的な形状に起因する分子間の非結合相互作用で、分子の反応方法に影響を与えます。
求核置換反応とは?
求核置換反応には、求核分子が、分子上の脱離基と呼ばれる別の原子または原子群を置換することが含まれます。求核分子は、基質分子を攻撃する電子が豊富です。基質分子の脱離基は、新たに獲得した電子対を持って出発します。求核分子は基質分子と結合します。求核置換反応は有機化学では一般的であり、Nuc + LG-R → Nuc-R + LG の一般的な形式を取ります。
この反応は、反応の種類に応じて、1 つまたは 2 つのステップで発生します。このチュートリアルでは、この反応の 2 段階バージョンである sn1 反応について説明します。
Sn1 求核置換反応
sn1 反応は、2 つの別個の段階で起こる求核置換反応の一種です。メカニズムの最初のステップでは、脱離基が分子から離れ、分子との結合から電子を奪います。したがって、脱退グループは完全なオクテットを持つ中立種として終了します。炭素はこのプロセスで電子の 1 つを失うため、正電荷を獲得します。
この段階で、求電子剤分子にはカルボカチオンが残ります。この正電荷は、求核剤が結合してその電子を供与する部位であり、その正電荷を消して最終生成物を無電荷のままにします.
最初のステップは、求核攻撃よりも遅く発生するため、速度決定ステップです。つまり、反応全体が最初のステップの速度でしか進行できないことを意味します。 sn1 反応の速度は、求電子剤分子の濃度にのみ依存し、求核剤の濃度には依存しません。
Sn1 メカニズム
このメカニズムの立体構造に注意してください。脱離基はすでに完全に脱離しているため、求核剤は分子のどちらの側からも接近できます。求核剤はカルボカチオンを「攻撃」し、すべての面から均等にブロックされ、2 つの同等の生成物が生成されます。ただし、他の 2 つの置換基 (Y と Z) のサイズが異なるか等しくない場合、これは立体構造に影響を与え、最も妨げの少ないアプローチを採用する可能性が高くなります。
sn1 反応の例
上の図は、メチル tert-ブチル エーテルと臭化水素の間の sn1 反応メカニズムを示しています。まず、求電子剤の酸素原子が、HBr から解離した水素と結合します。これはCH3が原因です O は下手な脱退グループですが、CH3 OHは良い脱退グループです。したがって、酸素がこの水素と結合すると、脱離基が改善され、sn1 反応の最初のステップを実行して、分子から切り離すことができます。求電子試薬にはカルボカチオンが残り、強力な求核試薬である残りの Br は、その炭素に「攻撃」して結合を作成できます。
さらに読む
- Sn2 反応
- アルカンの命名
- シクロアルカンの命名
