ハロアルカンの構造によって、加水分解するかどうかが決まります。第一級ハロアルカンは多くの場合、SN2 メカニズムを使用して加水分解されますが、第二および第三世代の第二級ハロアルカンは、通常、第三級ハロアルカンまたは第三級ハロゲン化アルキルの SN1 メカニズムを使用して加水分解されます。 SN1 および SN2 反応と呼ばれる、ハロアルカンが関与する 2 種類の反応があります。
SN1 反応 化学反応
SN1 反応は、単一分子内で起こる求核置換反応です。 2 段階の反応が必要です。最初の段階では、炭素-ハロゲン結合がヘテロリティックに切断され、ハロゲンは以前に炭素と共有していた電子対を維持します。これは、求核試薬と最初の段階で生成されたカルボカチオンとの間の高速反応によって、2 番目の段階で達成されます。
この反応は、水、アルコール、酢酸、その他の類似物質などの極性プロトン溶媒中で行われます。この場合、反応は一次速度論によって支配されます。その結果、これは置換求核単分子置換と呼ばれます。この反応は 2 段階で発生します。詳細については、以下で説明します。
ステップ-1
求核試薬が存在するため、炭素とハロゲン間の結合が切断され、2 つの元素間にカルボカチオンが生成されます。
接続を完全に解消するにはかなりの量のエネルギーを必要とするため、最も時間がかかり、可逆的な段階です。
結合はプロトン性溶媒中で分子を溶媒和することによって切断されます。これが、このステップがプロセス全体の中で最も時間がかかる理由です.
反応速度はハロアルカンのみに依存し、求核試薬には依存しません.
ステップ-2
求核試薬は、ステップ 1 で生成されたカルボカチオンを攻撃し、新しい化合物が形成されます。
カルボカチオンの生成は反応の律速段階であるため、中間体カルボカチオン生成の安定性が高いほど、化合物が置換求核単分子またはSN1反応。
3度のカルボカチオンは安定性が高いため、3度のハロゲン化アルキルは、ハロゲン化アルキルの場合、かなり迅速にSN1反応を起こします。
その結果、ハロゲン化アリルおよびハロゲン化ベンジルは、SN1 反応に対して高度の反応性を示します。
SN2 反応化学反応
この反応は二次速度論を持ち、反応速度はプロセスに関与するハロアルカンと求核試薬の両方に依存します。いわゆる置換求核二分子反応は、この反応を説明するために使用される用語です。この反応では、求核試薬が正に荷電した炭素を攻撃し、攻撃の結果としてハロゲンが基から追い出されます。
これは、状況に対する単純なワンステップの反応です。自然界では、カルボカチオンの生成とハロゲンの排出が同時に起こります。このプロセスで SN1 メカニズムが特定されて以来、初めて、構成の反転が観察されました。この反応では求核剤が脱離基を持つ炭素原子に近接している必要があるため、炭素原子上またはその近くにかさばる置換基が存在すると、反応が著しく阻害されます。
結果として、SN1 反応機構とは対照的に、これは主に一次炭素、続いて二次炭素、最後の三次炭素が優先されます。多くの要因が求核置換プロセスの結果に影響を与えます。最も重要な考慮事項は次のとおりです。
溶媒の影響
基質の構造特性の影響
求核試薬には効果があります。
グループ脱退の影響
結論
SN1 と SN2 をこのセクションにまとめます。これにより、SN1 と SN2 は 2 つの異なるタイプの求核置換反応であるという結論に至ります。
求核試薬は、高濃度の電子を持つ原子または分子です。陰イオンの形で現れることもあれば、孤立電子対を少なくとも 1 つ持つ化合物または原子の形で現れることもあります。
求核剤とは対照的に、求電子剤は電子を引き付ける物質です。求電子剤は、正電荷が付着した化学種です。求核試薬は、化合物または原子の正に帯電した領域を攻撃する化合物または原子です。
求核置換反応は、1 つの負に帯電した官能基または原子が、プロセス内で別の負に帯電した官能基または原子に置き換えられる反応の一種です。
図のようにSN1は単分子反応ですが、SN2は二分子反応です。SN1は2つのステップで構成されています。 SN2 は 1 つのステージで構成されています。
カルボカチオンが形成され始める SN1 の瞬間があります。陰イオン、または負に帯電した原子または化合物は、その後、静電力によってカルボカチオンに引き寄せられます。 SN2 には遷移段階のみがあり、反応中に中間体は生成されません。
この記事では、2 つが一緒に反応すると、弱い求核剤がより強い求核剤に置き換わることができることを示しています。
