Põhierinevus – SN1 vs SN2 reaktsioonid
SN1 ja SN2 reaktsioonid on nukleofiilsed asendusreaktsioonid ja neid leidub kõige sagedamini orgaanilises keemias. Kaks sümbolit SN1 ja SN2 viitavad kahele reaktsioonimehhanismile. Sümbol SN tähistab "nukleofiilset asendust". Kuigi nii SN1 kui ka SN2 kuuluvad samasse kategooriasse, on neil palju erinevusi, sealhulgas reaktsioonimehhanism, reaktsioonis osalenud nukleofiilid ja lahustid ning kiiruse määramisetappi mõjutavad tegurid. Peamine erinevus SN1 ja SN2 reaktsioonide vahel on see, et SN1 reaktsioonidel on mitu etappi, samas kui SN2 reaktsioonidel on ainult üks samm.
Mis on SN1 reaktsioonid?
SN1 reaktsioonides näitab 1, et kiiruse määramise etapp on ühemolekulaarne. Seega on reaktsioonil esimest järku sõltuvus elektrofiilist ja nulljärku sõltuvus nukleofiilist. Selle reaktsiooni vaheühendina moodustub karbokatioon ja seda tüüpi reaktsioonid esinevad tavaliselt sekundaarsetes ja tertsiaarsetes alkoholides. SN1 reaktsioonidel on kolm etappi.
- Karbokatatsiooni moodustamine lahkuva rühma eemaldamise teel.
- Karbokatiooni ja nukleofiili vaheline reaktsioon (nukleofiilne rünnak).
- See juhtub ainult siis, kui nukleofiil on neutraalne ühend (lahusti).
Mis on SN2 reaktsioonid?
SN2 reaktsioonides katkeb üks side ja samaaegselt tekib üks side. Teisisõnu hõlmab see lahkuva rühma väljatõrjumist nukleofiili poolt. See reaktsioon toimub metüül- ja primaarsetes alküülhalogeniidides väga hästi, samas kui tertsiaarsetes alküülhalogeniidides on see väga aeglane, kuna tagumine rünnak on blokeeritud mahukate rühmadega.
SN2 reaktsioonide üldist mehhanismi saab kirjeldada järgmiselt.
Mis vahe on SN1 ja SN2 reaktsioonide vahel?
SN1 ja SN2 reaktsioonide omadused:
Mehhanism:
SN1 reaktsioonid: SN1 reaktsioonidel on mitu etappi; see algab lahkuva rühma eemaldamisega, mille tulemuseks on karbokatatsioon ja seejärel nukleofiilide rünnak.
SN2 reaktsioonid: SN2 reaktsioonid on üheetapilised reaktsioonid, kus kiiruse määramise etapis osalevad nii nukleofiil kui ka substraat. Seetõttu mõjutab substraadi ja nukleofiilide kontsentratsioon kiiruse määramise etappi.
Reaktsiooni tõkked:
SN1 reaktsioonid: SN1 reaktsioonide esimene samm on lahkuva rühma eemaldamine, et saada karbokatatsioon. Reaktsiooni kiirus on võrdeline karbokatiooni stabiilsusega. Seetõttu on karbokatiooni moodustumine SN1 reaktsioonide suurim barjäär. Karbokatiooni stabiilsus suureneb koos asendajate arvu ja resonantsiga. Tertsiaarsed karbokatioonid on kõige stabiilsemad ja primaarsed karbokatioonid on kõige vähem stabiilsed (tertsiaarsed > sekundaarsed > primaarsed).
SN2 reaktsioonid: steeriline takistus on takistuseks SN2 reaktsioonides, kuna see kulgeb läbi tagakülje rünnaku. See juhtub ainult siis, kui tühjad orbitaalid on ligipääsetavad. Kui lahkuva rühma külge on kinnitatud rohkem rühmi, aeglustab see reaktsiooni. Seega toimub kiireim reaktsioon primaarsete karbokatioonide moodustumisel, samas kui aeglaseim on tertsiaarsetes karbokatioonides (esmane-kiireim > sekundaarne > tertsiaarne -aeglaseim).
Nukleofiil:
SN1 Reaktsioonid: SN1reaktsioonid nõuavad nõrku nukleofiile; need on neutraalsed lahustid nagu CH3OH, H2O ja CH3CH 2OH.
SN2 reaktsioonid: SN2 reaktsioonid nõuavad tugevaid nukleofiile. Teisisõnu, need on negatiivse laenguga nukleofiilid, nagu CH3O–, CN–, RS –, N3– ja HO–.
Lahusti:
SN1 reaktsioonid: SN1 reaktsioone eelistavad polaarsed protoonsed lahustid. Näiteks vesi, alkoholid ja karboksüülhapped. Nad võivad toimida ka reaktsiooni nukleofiilidena.
SN2 reaktsioonid: SN2 reaktsioonid kulgevad hästi polaarsetes aprotoonsetes lahustites, nagu atsetoon, DMSO ja atsetonitriil.
Definitsioonid:
Nukleofiil: keemiline liik, mis loovutab elektrofiilile elektronpaari, et moodustada reaktsiooniga seotud keemiline side.
Elektrofiilid: reaktiiv, mis tõmbab elektrone külge, need on positiivselt laetud või neutraalsed liigid, millel on vabad orbitaalid, mida tõmbab elektronirikas keskus.
