न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन

न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन एक संतृप्त कार्बन पर एक छोड़ने वाले समूह को एक न्यूक्लियोफाइल से प्रतिस्थापित करता है, जो या तो एक-चरणीय (SN2) या दो-चरणीय (SN1) मार्ग से आगे बढ़ता है।

Definition

न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन एक ऐसी अभिक्रिया है जिसमें एक न्यूक्लियोफाइल कार्बन परमाणु से एक छोड़ने वाले समूह को विस्थापित करता है, जिससे न्यूक्लियोफाइल के साथ एक नया सिग्मा बंध बनता है।

Scope

यह विषय SN1 और SN2 क्रियाविधियों, उनकी दर के नियमों और त्रिविम रासायनिक परिणामों, सब्सट्रेट संरचना, न्यूक्लियोफाइल, छोड़ने वाले समूह और विलायक के प्रभाव, और प्रतिस्थापन और विलोपन के बीच प्रतिस्पर्धा को शामिल करता है।

Core questions

• SN1 को SN2 क्रियाविधि से गतिज और त्रिविम रासायनिक रूप से क्या अलग करता है?
• सब्सट्रेट संरचना, विलायक और छोड़ने वाले समूह की क्षमता दो मार्गों के बीच संतुलन को कैसे बदलती है?
• SN2 विन्यास के प्रतिलोमन के साथ क्यों आगे बढ़ता है जबकि SN1 रेसिमाइजेशन देता है?

Key theories

SN2 (द्विआण्विक प्रतिस्थापन)

एक संकेंद्रित, एकल-चरणीय विस्थापन जिसमें न्यूक्लियोफाइल छोड़ने वाले समूह के पीछे से कार्बन पर हमला करता है; द्वितीय-क्रम गतिकी और वाल्डेन प्रतिलोमन विन्यास के परिणामस्वरूप होते हैं।

SN1 (एकलआण्विक प्रतिस्थापन)

एक समतल कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती के माध्यम से एक चरणबद्ध मार्ग; प्रथम-क्रम गतिकी और आंशिक-से-पूर्ण रेसिमाइजेशन के परिणामस्वरूप होते हैं क्योंकि न्यूक्लियोफाइल किसी भी फलक पर हमला करता है।

Mechanisms

SN2 में दर-निर्धारक चरण में सब्सट्रेट और न्यूक्लियोफाइल दोनों शामिल होते हैं; त्रिकोणीय-द्विपिरामिडीय संक्रमण अवस्था पश्च-आक्रमण और प्रतिलोमन को बाध्य करती है। SN1 में दर-निर्धारक चरण एक कार्बोनियम आयन का आयनीकरण है, जिसकी स्थिरता (तृतीयक > द्वितीयक > प्राथमिक) और विलायक स्थिरीकरण दर को नियंत्रित करते हैं; बाद में न्यूक्लियोफिलिक कैप्चर तीव्र और गैर-त्रिविम विशिष्ट होता है।

Clinical relevance

न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन कई एल्किलीकरण अभिक्रियाओं का आधार है जिनका उपयोग फार्मास्युटिकल संश्लेषण में किया जाता है और यह कुछ एल्किलीकरण कीमोथेराप्यूटिक एजेंटों की क्रिया का यांत्रिक आधार है, जो डीएनए में न्यूक्लियोफिलिक साइटों पर प्रतिस्थापित होते हैं।

History

ह्यूज और इंगोल्ड ने 1930 के दशक में प्रतिस्थापन गतिकी को व्यवस्थित किया, SN1 और SN2 लेबल गढ़े और दर के नियम, त्रिविम रसायन और विलायक प्रभावों को एक एकीकृत चित्र में जोड़ा जो भौतिक कार्बनिक रसायन विज्ञान का एक आधारशिला बन गया।

Key figures

• Christopher Kelk Ingold
• Edward D. Hughes
• Paul Walden

Seminal works

• ingold1969

Frequently asked questions

कौन से सब्सट्रेट SN1 की तुलना में SN2 का पक्ष लेते हैं?

प्राथमिक और अबाधित सब्सट्रेट SN2 का पक्ष लेते हैं क्योंकि पश्च-आक्रमण अबाधित होता है, जबकि तृतीयक सब्सट्रेट SN1 का पक्ष लेते हैं क्योंकि वे स्थिर कार्बोनियम आयन बनाते हैं और पश्च-आक्रमण के लिए बहुत भीड़भाड़ वाले होते हैं।

विलायक ध्रुवीयता क्यों मायने रखती है?

ध्रुवीय प्रोटिक विलायक SN1 के कार्बोनियम आयन और छोड़ने वाले समूह को स्थिर करते हैं, इसे तेज करते हैं, जबकि ध्रुवीय अप्रोटिक विलायक न्यूक्लियोफाइल को 'नग्न' और प्रतिक्रियाशील छोड़ते हैं, SN2 को तेज करते हैं।