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Das so_Nein1 Reaktion ist ein Reaktionsmechanismus in dem Chemie. Es ist ein nukleophilaliphatischSubstitutionsreaktion. Hiermit die Austrittsgruppe, Teil eines Substratmoleküls, ersetzt durch ein nukleophiles Partikel.

Die Namen_Nein1 steht für eine Substitution durch ein nukleophiles Partikel in einem monomolekularen ratenbestimmender Schritt. Dies bedeutet, dass am geschwindigkeitsbestimmenden (langsamsten) Schritt im Mechanismus ein Teilchen beteiligt ist, das sich bei S . befindet_Nein1 das Substratmolekül; die Reaktionsgeschwindigkeit wird durch die Abspaltungsgeschwindigkeit der Abgangsgruppe bestimmt.

Reaktionsmechanismus

Ein Beispiel für ein S_Nein1 Reaktion ist die von 2-Brom-2-methylpropan mit dem Jodid-Ion.

Im ersten Schritt wird das Substrat in a Carbokation und die Abgangsgruppe ist in diesem Beispiel Bromid. Anschließend reagiert das Carbokation mit einem nukleophilen Partikel, in diesem Beispiel Iodid.Der Reaktionsmechanismus wurde durch Messungen der Reaktionsgeschwindigkeit (der Reaktionskinetik) und der StereochemieIm Allgemeinen sind Carbokationen so instabil, dass sie sehr schnell mit einer nukleophilen Spezies reagieren. Daher ist in der Regel der erste Schritt, die Aufspaltung des Substrats in Carbokation und Abgangsgruppe, geschwindigkeitsbestimmend.

Ein weiterer Reaktionsmechanismus, der in seiner Namensgebung dem oben beschriebenen ähnlich ist, ist der so_Nein2 Reaktion. Dies ist eine nukleophile Substitution, bei der der geschwindigkeitsbestimmende Schritt bimolekular ist.

Reaktionskinetik

Das S_Nein1 Kommentar ist a Antwort erster Ordnung; die Geschwindigkeit dieser Reaktion ist nur direkt proportional zur Konzentration des Substrats, [RX].

so = k[RX]

Stereochemie von S_Nein1

Wenn das Kohlenstoffatom, an dem die Substitution stattfindet, das zentrale Kohlenstoffatom, a chiral Kohlenstoffatom, dann ist es möglich, die Stereochemie der Reaktion zu studieren_Nein1 Ersatz von R-1-Brom-1-phenylethan im Wasser^[1] (ein Solvolyse) erstellt a Rennkamerad ab 50% R-1-Phenylethanol und 50% so-1-Phenylethanol. Siehe Bild unten.

Die Aussage lautet wie folgt. Das nach dem ersten Reaktionsschritt gebildete Carbokation hat a eben Struktur. Das zentrale Kohlenstoffatom in diesem Ion ist sp² hybridisiert. Das Ion befindet sich in einem Meer aus nukleophilen Wassermolekülen. Wassermoleküle können sich auf beiden Seiten mit gleicher Chance binden. So entsteht ein Racemat. In diesem Fall kann man von einem reinen S . sprechen_Nein1 Mechanismus.

Faktoren, die den S . beeinflussen_Nein1 Affektreaktion

Die Struktur der Gruppen am zentralen Kohlenstoffatom.^[2] so_Nein1-Reaktionen finden nur statt, wenn das intermediäre Carbokation stabilisiert ist. Grundsätzlich ist es besser, die Struktur des Übergangszustandes zu betrachten, aber sehr wahrscheinlich ähnelt sie stark der des Carbokations. Die Stabilisierung des Carbokations bedeutet, dass die positive Ladung auf mehrere Atome verteilt wird. Die Verteilung der positiven Ladung erfolgt durch (a) Mesomerie, (b) induktiver Effekt oder (c) es Nachbargruppeneffekt.

Die folgende Tabelle listet die relativen Solvolyseraten einiger Bromalkane in Wasser auf.

Es kann davon ausgegangen werden, dass die primären Bromalkane bei dieser Solvolyse einen S_NeinMechanismus folgen. Die Verwandten_Nein1 Reaktionsgeschwindigkeiten für Brommethan und Bromethan werden daher viel niedriger sein als die in der Tabelle angegebenen Werte. Die relativ hohe Reaktionsgeschwindigkeit von 2-Methyl-2-brompropan wird auf die elektronenspendende induktive Wirkung der Methylgruppen zurückgeführt.

Der Einfluss von Phenylgruppen am zentralen Kohlenstoff auf die Solvolysegeschwindigkeit ist in der folgenden Tabelle zu sehen:

Die Verteilung der positiven Ladung des intermediären Carbokations über die Phenylgruppen wird durch Mesomerie erklärt:

Die Natur des nukleophilen Teilchens. Da das nukleophile Teilchen im geschwindigkeitsbestimmenden Schritt keine Rolle spielt, beträgt die Reaktionsgeschwindigkeit für ein S ._Nein1 Reaktion unabhängig von der Natur des nukleophilen Partikels.

Die Natur des Lösungsmittels. Ein polares Lösungsmittel fördert die Bildung eines Carbokations, insbesondere wenn das Lösungsmittel gut Wasserstoffbrückenbindungen bilden kann. Lösungsmittel wie Wasser, Methanol und Ethanol sind daher günstig für Reaktionen, die über eine S_Nein1 Mechanismus abgelaufen.^[4] Da die Reaktionsgeschwindigkeit mit dem Unterschied der freien Enthalpie zwischen Ausgangszustand und Übergangszustand zusammenhängt, kann der Einfluss des Lösungsmittelwechsels auf die Stabilität des apolaren Substratmoleküls in einigen Fällen kritisch sein.^[5]

Bemerkungen

• so_Nein1 und S_Nein2 sind zwei extreme Mechanismen. Es ist durchaus möglich, dass bei einer nukleophilen Substitution beide Mechanismen eine Rolle spielen, zum Beispiel weil beide Mechanismen unter Umständen ungefähr gleich schnell ablaufen. Es ist auch möglich, dass der erste Schritt des S_Nein1 Mechanismus läuft teilweise ab, a Ionenpaar, dann beginnt sich das nukleophile Partikel an den positiven Teil des Ionenpaares zu binden, während sich die Abgangsgruppe anschließend vollständig ablöst.
• Da nukleophile Teilchen auch einen basischen Charakter haben, Eliminationsreaktionen als Nebenreaktion der nukleophilen Substitution.