داستانی از دو الگوی واکنش حذفی
همانطور که در مقدمه واکنش های جانشینی گفتم، شیمی آلی یک علم تجربی و تجربی است. ما مشاهداتی انجام می دهیم و سپس سعی می کنیم برای ایجاد یک فرضیه برعکس استدلال کنیم و سپس آن فرضیه را آزمایش می کنیم.
نتایج آزمایش‌های زیر توسط کسانی که آنها را در وهله اول انجام دادند، پیش‌بینی نشده بود! بخش بزرگی از لذت علم در انجام مشاهدات غیرمنتظره است و سپس تلاش برای توضیح آنها
بنابراین در این راستا، در اینجا برخی از مشاهدات تجربی برای واکنش های حذف وجود دارد. همانطور که خواهید دید، به نظر می رسد که آنها به خوبی به دو دسته تقسیم می شوند.
چگونه توضیح دهیم که در هر مورد چه اتفاقی می افتد؟ ببینید آیا می توانید آن را کشف کنید.
فهرست مطالب
- دو الگوی واکنش حذف مشاهده شماره 1: یک حذف توسط Sن2، The Other توسط Sن1
- دو الگوی واکنش حذفی، مشاهده شماره 2: یک حذف به استریوشیمی حساس است و دیگری حساس نیست
- دو الگوی واکنش حذفی، مشاهده شماره 3: یک حذف دارای قانون نرخ درجه دوم است، دیگری دارای قانون درجه اول است.
- چه مکانیسم هایی می تواند نتایجی را که برای هر یک از این دو واکنش حذف به دست می آوریم توضیح دهد؟
1. دو الگوی واکنش حذف. مشاهده شماره 1: یک حذف توسط Sن2، The Other توسط Sن1
نوع پایه مورد استفاده در یک واکنش حذف می تواند بر محصولات به دست آمده تأثیر بگذارد – به طور خاص محصولات جانبی (یعنی اجزای جزئی مخلوط محصول). در مثال اول، نمونه ای از (اس)-2-بروموبوتان به عنوان یک تنها انانتیومر.
تیمار با پایه قوی اتوکسید سدیم (NaOEt) دو آلکن می دهد.ترانس و سیس) که از قاعده زایتسف پیروی می کنند. این ترانس محصول بر محصول cis غالب است (به دلیل ازدحام فضایی کمتر)، اما آنچه واقعا جالب است محصول جانبی به دست آمده است: 2-اتوکسی بوتان، به دست آمده با وارونگی از استریوشیمی این محصول یک واکنش جایگزینی است – به طور خاص، یک Sن2 واکنش (به مقاله – واکنش SN2 مراجعه کنید)
حال، اگر همان ماده اولیه با آب (پایه ضعیف تر) درمان شود و حرارت داده شود، محصولات حذف را نیز به دست می آوریم. با این حال، محصول جایگزینی که تشکیل می شود (2-بوتانول) به صورت a به دست می آید مخلوطی از انانتیومرها. به عبارت دیگر، ما مخلوطی از حفظ و وارونگی کانون را داریم. این به عنوان S قابل تشخیص استن1 فرآیند (پست را ببینید: واکنش SN1)
بنابراین یک نوع حذف (با پایه های قوی) تمایل به رقابت با S داردن2 واکنش، در حالی که دیگری (با پایه های ضعیف) تمایل به رقابت با S داردن1 مسیر.
2. دو الگوی واکنش حذفی، مشاهده شماره 2: یک حذف به استریوشیمی حساس است و دیگری حساس نیست
در اینجا یک مثال عجیب و غریب از واکنش حذف وجود دارد. اگر این سیکلوهگزان جایگزین شده را با پایه قوی NaOEt درمان کنید، ممکن است انتظار داشته باشید که آلکن جانشین تر (تترا جایگزین) با پیوند دوگانه بین C بدست آورید.1 و سی2. اما این چیزی نیست که ما واقعاً دریافت می کنیم! در این مورد ما فقط دریافت می کنیم سه جایگزین آلکن در زیر نشان داده شده است.
با این حال، اگر همین آلکیل برومید را در آب حل کنید و آن را گرم کنید، شما انجام دادن آلکن تترا جایگزین را بدست آورید. آلکن سه‌جانشین نیز تشکیل می‌شود، البته فقط به میزان جزئی.
بنابراین واضح است که استریوشیمی ماده اولیه تا حدودی بر محصول واکنش اول تأثیر دارد، اما ظاهراً واکنش دوم تأثیری ندارد.
3. دو الگوی واکنش حذف، مشاهده شماره 3: یکی از حذف ها قانون نرخ درجه دوم دارد، دیگری دارای قانون درجه اول است.
در نهایت، می‌توان سرعت هر یک از این واکنش‌ها را اندازه‌گیری کرد و وابستگی آنها را به غلظت بستر و پایه تعیین کرد.
با نگاهی به اولین واکنش زیر، سرعت به غلظت بستر و همچنین پایه بستگی دارد. توجه داشته باشید که اگر غلظت زیرلایه یا پایه را دو برابر کنیم، سرعت نیز دو برابر می شود.
آن را با واکنش دوم مقایسه کنید، که در آن سرعت واکنش *فقط* به غلظت بستر بستگی دارد، اما نه به پایه.
4. چه مکانیسم هایی می تواند نتایجی را که برای هر یک از این دو واکنش حذف به دست می آوریم توضیح دهد؟
پس اینها حقایق هستند. چگونه می توانیم از این حقایق برای ارائه برخی فرضیه ها برای توضیح نحوه عملکرد این واکنش ها استفاده کنیم؟ این موضوع در پست های بعدی خواهد بود.
پست بعدی: مکانیسم E1