Kernideen
Ein Halogenalkan kann mit einem Nucleophil oder einer Base auf vier Wegen reagieren: SN1, SN2, E1 und E2. Die Struktur des Substrats, das Nucleophil, die Abgangsgruppe und das Lösungsmittel entscheiden, welcher gewinnt.
- SN2 verläuft einstufig mit Rückseitenangriff, die Konfiguration wird also umgekehrt. Sie ist bei Methyl- und primären Substraten am schnellsten, bei sekundären langsam und läuft bei tertiären nicht ab.
- SN1 läuft über ein Carbokation, ist also bei tertiären Substraten am schnellsten, liefert ein racemisches Produkt, und ihre Geschwindigkeit hängt nur vom Substrat ab.
- Die Carbokationenstabilität ist 3° > 2° > 1° > Methyl. Bessere Abgangsgruppen sind schwächere Basen: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻.
- Polar-protische Lösungsmittel begünstigen SN1, polar-aprotische SN2. Eine starke, sperrige Base begünstigt E2, und Wärme begünstigt Eliminierung gegenüber Substitution.
Wichtige Gleichungen
SN1: rate = k[RX]SN2: rate = k[RX][Nu]carbocation: 3° > 2° > 1° > CH₃⁺leaving group: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻
Durchgerechnetes Beispiel
Vergleiche CH₃Br, CH₃CH₂Br, (CH₃)₂CHBr und (CH₃)₃CBr mit Iodid in Aceton (SN2): Die Geschwindigkeiten fallen in der Reihenfolge CH₃Br > CH₃CH₂Br > (CH₃)₂CHBr > (CH₃)₃CBr. In Ethanol reagiert 2-Brom-2-methylpropan nach SN1 und E1, und eine Verdopplung der Nucleophilkonzentration ändert nichts, weil die Geschwindigkeit k[RX] ist.
Häufige Fehler
- SN2 an einem tertiären Kohlenstoff erwarten, wo die Rückseite zu stark abgeschirmt ist.
- Das SN1-Geschwindigkeitsgesetz, das keinen Nucleophilterm hat, für eine SN2-Reaktion verwenden.
- Fluorid als gute Abgangsgruppe wählen. Es ist eine schlechte, weil Fluorid die stärkste Base unter den Halogeniden ist.
Üben
Teste dich mit Übungsfragen zu diesem Thema: Substitution, Eliminierung und Carbokationen