Sn1 vs Sn2 reazioni

Concetti fondamentali

In questo tutorial, imparerete come distinguere esplicitamente tra i diversi aspetti di sn1 vs sn2 reazioni, e per identificare i fattori che rendono ogni più probabilità di verificarsi.

Argomenti Correlati

• reazioni Sn1
• reazioni Sn2
• che Cosa è un nucleofilo
• che Cosa è un elettrofilo
• Sterico
• Cationi e anioni
• Polarità
• Tassi di Reazione & Tasso di Legge

Vocabolario

• Aproteici (solvente): è un solvente che non contengono atomi di idrogeno legato all’ossigeno, azoto, o fluoro, e quindi non è possibile legame a idrogeno. Può contenere atomi di idrogeno altrove, come legato al carbonio.
• Carbocation: uno ion con un carbonio caricato positivamente.
• Gruppo di partenza: l’atomo o il gruppo di atomi che si staccano dalla molecola durante il corso della reazione.
• Protic (solvente): un solvente che contiene un idrogeno legato ad un atomo di ossigeno, azoto o fluoro, che può servire come fonte di atomi di H+. Questo è un solvente che ha la capacità di legame idrogeno.
• Solvatazione: un processo in cui molecole di solvente circondano e interagiscono con molecole di soluto disciolto.
• Ostacolo sterico: interazioni senza legame tra molecole, derivanti dalla loro forma fisica, che influenzano i modi in cui interagiscono.

Sn1 vs Sn2 Equazioni di velocità

I numeri associati alle reazioni Sn1 e Sn2 possono sembrare inizialmente controintuitivi. Se pensi al numero di passaggi coinvolti in queste reazioni, sembrano all’indietro. Tuttavia, i numeri si riferiscono al numero di reagenti coinvolti nella fase di determinazione del tasso, non al numero di passaggi. Il passo più lento in una reazione è quello che limita la velocità della reazione complessiva, proprio come il collo di una bottiglia determina quanto velocemente si può versare il suo contenuto.

In una reazione Sn1, questo passo più lento è la dissociazione dell’elettrofilo, quando il gruppo in uscita lascia. Questo processo non dipende dalla concentrazione di nucleofilo, perché il nucleofilo partecipa solo al secondo passaggio. Di conseguenza, possiamo scrivere l’equazione della velocità come R = k, cioè la velocità di reazione è correlata dalla costante di velocità k alla concentrazione di UN reagente, l’elettrofilo. Un altro modo per dire questo è che la reazione è “unimolecolare”, ed è per questo che la chiamiamo Sn1: Sostituzione – nucleofila – unimolecolare.

Allo stesso modo, poiché DUE reagenti devono riunirsi nella fase di determinazione della velocità (e solo) di una reazione Sn2, chiamiamo questo tipo di reazione “bimolecolare” e scriviamo la sua equazione della velocità come R = k. Questo porta al nome Sn2: Sostituzione – nucleofila – bimolecolare.

Sn1 vs. Elettrofili Sn2

La posizione del gruppo uscente sull’elettrofilo è forse la più significativa quando si tratta di distinguere tra reazioni sn1 e sn2.

Sn1: se il gruppo uscente è attaccato a un carbonio terziario, è più probabile che subisca una reazione sn1; se attaccato a un carbonio secondario, meno probabile, e se attaccato a un carbonio primario, molto improbabile – essenzialmente impossibile. Questo perché il primo passo in una reazione sn1 è la formazione carbocation, come il gruppo di partenza si stacca. Un carbocation terziario è relativamente stabile, mentre un carbocation primario è molto instabile. Pertanto, più stabile è la carbocation risultante, più è probabile una reazione sn1.

Per riassumere: Terziario> secondario >primario

Sn2: se il gruppo uscente è attaccato a un carbonio primario, è più probabile che subisca una reazione sn2; se attaccato a un carbonio secondario, meno probabile, e se attaccato a un carbonio terziario, molto improbabile – essenzialmente impossibile. Questo perché in una reazione sn2, il nucleofilo “attacca” l’elettrofilo così com’è, quindi deve esserci fisicamente spazio per farlo. Un carbonio primario è l’unico collegato ad un altro carbonio, quindi ha il minimo ostacolo sterico; un carbonio terziario, tuttavia, è collegato ad altri tre carboni, e quindi ci saranno più altri gruppi che intralciano il nucleofilo. Quindi, più ostacolo sterico, meno come sn2 deve verificarsi.

Per riassumere, la tendenza è direttamente opposta a quella di sn1: Primaria > secondaria> terziaria

Sn1 vs. Sn2 Nucleofili

Sn1: Nelle reazioni sn1, il nucleofilo tende ad essere uncharged e più debole, in quanto sta” attaccando ” una carbocation. Ciò significa che non ci vorrà molta forza per il secondo passo, l’attacco nucleofilo, che si verifichi – la carica dell’elettrofilo lo incoraggia già. Spesso, in una reazione sn1, il nucleofilo è il solvente in cui si verifica la reazione.

Alcuni esempi di nucleofili comuni alle reazioni sn1 sono: CH3OH, H2O

Sn2: Nelle reazioni sn2, il nucleofilo sposta il gruppo in partenza, il che significa che deve essere abbastanza forte per farlo. Spesso, questo significa che il nucleofilo è carico-se no, allora deve essere un nucleofilo neutro forte. Detto questo, prestare attenzione a sterics pure, come un nucleofilo molto ingombrante sarà in grado di fare una reazione sn2.

Alcuni esempi di nucleofili comuni alle reazioni sn2 sono: KOEt, NaCN
Si noti che questi sono effettivamente nucleofili carichi, poiché contengono legami ionici. NaCN, ad esempio, in una reazione agisce come Na+ e CN–, rendendo CN– il nucleofilo carico.

Sn1 vs Sn2 Solventi

Sn1: Le reazioni Sn1 tendono ad accadere in solventi polari protici, perché possono stabilizzare meglio la carica di carbocation attraverso il loro forte potere solvante. Ciò significa essenzialmente che il solvente protico può circondare la carica e interagire con essa, stabilizzando la carica. Nel caso di solventi protici, hanno la capacità di legame idrogeno, ma nelle reazioni sn1 stabilizzano la carbocation attraverso interazioni dipolo. Inoltre, il solvente polare e protico può legarsi all’idrogeno con il gruppo uscente, stabilizzandolo così.

Alcuni esempi di solventi comuni alle reazioni sn1 sono: acqua, alcoli, acidi carbossilici

Sn2: Le reazioni Sn2 tendono ad avvenire in solventi polari aprotici. Questo perché sono abbastanza polari da dissolvere il nucleofilo e consentire alla reazione di procedere, ma non hanno la capacità di legare idrogeno o un forte potere solvatante come i solventi per le reazioni sn1. Questo ha senso, in quanto non devono stabilizzare una carbocation nelle reazioni sn2. Infatti, un potere solvatante troppo forte, come i solventi protici polari, ostacolerà le reazioni sn2 perché solverà il nucleofilo e impedirà di “attaccare” l’elettrofilo.

Alcuni esempi di solventi comuni alle reazioni sn2 sono: acetone, DMSO (dimetilsolfossido), acetonitrile

Sn1 vs Sn2 Gruppi di partenza

Sn1 e Sn2: sia le reazioni sn1 che sn2 richiedono buoni gruppi di partenza, quindi la natura del gruppo di partenza non influisce molto sul tipo di reazione. Tuttavia, un gruppo di partenza molto povero può impedire che si verifichi una reazione.

Un buon gruppo di partenza è altamente elettronegativo, perché un gruppo di partenza deve essere in grado di prendere gli elettroni dal suo legame per andarsene. Più una specie è elettronegativa, maggiore è la sua capacità di attrarre elettroni, specialmente quelli di una coppia legata.

Alcuni esempi di buoni gruppi di partenza comuni a entrambe le reazioni sn1 e sn2 sono: Cl–, Br–, I–, H2O

Sommario

Così, la struttura dell’elettrofilo è il modo più semplice per determinare in una reazione procederà via sn1 vs sn2. Se il gruppo di partenza è collegato a un carbonio primario o terziario, nella maggior parte dei casi è possibile assumere automaticamente una reazione sn1 o sn2, rispettivamente. Se è collegato a un carbonio secondario, il caso è un po ‘ più ambiguo. Potrebbe essere necessario fare affidamento su altri indizi per determinare quale reazione sarà. In questi casi, guardare il nucleofilo (se è carica/non carica, o forte/debole) e il solvente (se è protico o aprotico).