สารตั้งต้นชนิดใดที่ชอบปฏิกิริยา SN2 มากกว่า SN1?

สารตั้งต้นปฐมภูมิและสารตั้งต้นที่ไม่มีสิ่งกีดขวางจะชอบปฏิกิริยา SN2 เนื่องจากไม่มีสิ่งกีดขวางการเข้าโจมตีจากด้านหลัง ในขณะที่สารตั้งต้นตติยภูมิจะชอบปฏิกิริยา SN1 เนื่องจากสามารถสร้างคาร์โบแคตไอออนที่เสถียรได้ และมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับการเข้าโจมตีจากด้านหลัง

ทำไมความเป็นขั้วของตัวทำละลายจึงมีความสำคัญ?

ตัวทำละลายมีขั้วแบบโปรติกจะช่วยทำให้คาร์โบแคตไอออนและหมู่หลุดของ SN1 เสถียรขึ้น ทำให้ปฏิกิริยาเร็วขึ้น ในขณะที่ตัวทำละลายมีขั้วแบบอะโปรติกจะทำให้นิวคลีโอไฟล์ 'เปลือยเปล่า' และทำปฏิกิริยาได้ดีขึ้น ทำให้ปฏิกิริยา SN2 เร็วขึ้น

การแทนที่ด้วยนิวคลีโอไฟล์

การแทนที่ด้วยนิวคลีโอไฟล์เป็นการแทนที่หมู่หลุดออกจากคาร์บอนอิ่มตัวด้วยนิวคลีโอไฟล์ โดยมีกลไกเกิดขึ้นได้ทั้งแบบขั้นตอนเดียว (SN2) หรือสองขั้นตอน (SN1)

ค้นหาหัวข้อด้วย PaperMindเร็ว ๆ นี้Find papers & topics

Tools & resources

ดาวน์โหลดสไลด์

Learn & explore

วิดีโอเร็ว ๆ นี้

Definition

การแทนที่ด้วยนิวคลีโอไฟล์เป็นปฏิกิริยาที่นิวคลีโอไฟล์เข้าแทนที่หมู่หลุดออกจากอะตอมคาร์บอน ก่อให้เกิดพันธะซิกมาใหม่กับนิวคลีโอไฟล์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกลไก SN1 และ SN2, กฎอัตราและผลทางสเตอริโอเคมี, อิทธิพลของโครงสร้างสารตั้งต้น, นิวคลีโอไฟล์, หมู่หลุด และตัวทำละลาย รวมถึงการแข่งขันระหว่างปฏิกิริยาการแทนที่และการกำจัด

Core questions

อะไรคือความแตกต่างระหว่างกลไก SN1 และ SN2 ในเชิงจลนพลศาสตร์และสเตอริโอเคมี?
โครงสร้างของสารตั้งต้น ตัวทำละลาย และความสามารถของหมู่หลุดมีผลต่อความสมดุลระหว่างสองกลไกนี้อย่างไร?
ทำไมปฏิกิริยา SN2 จึงเกิดการกลับกลับของโครงแบบ ในขณะที่ SN1 ทำให้เกิดการเกิดราซีมิก?

Key theories

SN2 (การแทนที่แบบสองโมเลกุล): การแทนที่แบบพร้อมกันในขั้นตอนเดียวที่นิวคลีโอไฟล์เข้าโจมตีคาร์บอนจากด้านหลังของหมู่หลุด; ส่งผลให้เกิดจลนพลศาสตร์อันดับสองและการกลับกลับของโครงแบบแบบวาลเดน
SN1 (การแทนที่แบบโมเลกุลเดียว): กลไกแบบหลายขั้นตอนผ่านสารมัธยันต์คาร์โบแคตไอออนแบบระนาบ; ส่งผลให้เกิดจลนพลศาสตร์อันดับหนึ่งและการเกิดราซีมิกบางส่วนถึงทั้งหมด เนื่องจากนิวคลีโอไฟล์สามารถเข้าโจมตีได้ทั้งสองด้าน

Mechanisms

ในปฏิกิริยา SN2 ขั้นตอนกำหนดอัตราเกี่ยวข้องกับทั้งสารตั้งต้นและนิวคลีโอไฟล์; สภาวะแทรนซิชันแบบไตรโกนัล-ไบพีระมิดัลบังคับให้เกิดการเข้าชนจากด้านหลังและการกลับกลับแบบวาลเดน ในปฏิกิริยา SN1 ขั้นตอนกำหนดอัตราคือการแตกตัวเป็นคาร์โบแคตไอออน ซึ่งความเสถียรของคาร์โบแคตไอออน (ตติยภูมิ > ทุติยภูมิ > ปฐมภูมิ) และการทำให้เสถียรโดยตัวทำละลายเป็นตัวควบคุมอัตรา; การจับกับนิวคลีโอไฟล์ที่ตามมาจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและไม่จำเพาะเจาะจงทางสเตอริโอเคมี

Clinical relevance

การแทนที่ด้วยนิวคลีโอไฟล์เป็นพื้นฐานของปฏิกิริยาแอลคิเลชันหลายชนิดที่ใช้ในการสังเคราะห์ยา และเป็นกลไกพื้นฐานของการออกฤทธิ์ของสารเคมีบำบัดกลุ่มแอลคิเลติงบางชนิด ซึ่งจะเข้าแทนที่ที่ตำแหน่งนิวคลีโอไฟล์ใน DNA

History

ฮิวจ์และอิงโกลด์ได้จัดระบบจลนพลศาสตร์ของการแทนที่ในช่วงทศวรรษ 1930 โดยบัญญัติคำว่า SN1 และ SN2 และเชื่อมโยงกฎอัตรา สเตอริโอเคมี และผลของตัวทำละลายเข้าเป็นภาพรวมที่เป็นหนึ่งเดียว ซึ่งกลายเป็นรากฐานสำคัญของเคมีอินทรีย์เชิงฟิสิกส์

Key figures

Christopher Kelk Ingold
Edward D. Hughes
Paul Walden

Seminal works

ingold1969

Frequently asked questions

สารตั้งต้นชนิดใดที่ชอบปฏิกิริยา SN2 มากกว่า SN1?: สารตั้งต้นปฐมภูมิและสารตั้งต้นที่ไม่มีสิ่งกีดขวางจะชอบปฏิกิริยา SN2 เนื่องจากไม่มีสิ่งกีดขวางการเข้าโจมตีจากด้านหลัง ในขณะที่สารตั้งต้นตติยภูมิจะชอบปฏิกิริยา SN1 เนื่องจากสามารถสร้างคาร์โบแคตไอออนที่เสถียรได้ และมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับการเข้าโจมตีจากด้านหลัง
ทำไมความเป็นขั้วของตัวทำละลายจึงมีความสำคัญ?: ตัวทำละลายมีขั้วแบบโปรติกจะช่วยทำให้คาร์โบแคตไอออนและหมู่หลุดของ SN1 เสถียรขึ้น ทำให้ปฏิกิริยาเร็วขึ้น ในขณะที่ตัวทำละลายมีขั้วแบบอะโปรติกจะทำให้นิวคลีโอไฟล์ 'เปลือยเปล่า' และทำปฏิกิริยาได้ดีขึ้น ทำให้ปฏิกิริยา SN2 เร็วขึ้น