Διαφορά μεταξύ των αντιδράσεων SN1 και SN2

Κύρια διαφορά – S_N 1 έναντι S_N 2 Αντιδράσεις

Σ_Μ 1 και S_N 2 είναι δύο διαφορετικοί τύποι πυρηνόφιλων αντιδράσεων υποκατάστασης στην οργανική χημεία. Αλλά S_N Το 1 αντιπροσωπεύει μονομοριακές αντιδράσεις, όπου ο ρυθμός αντίδρασης μπορεί να εκφραστεί με ρυθμό =K [R-LG]. Σε αντίθεση με το S_N 1, S_N Το 2 αντιπροσωπεύει διμοριακές αντιδράσεις και ο ρυθμός αντίδρασης μπορεί να εκφραστεί με ρυθμό =K' [R-LG] [Nu]. Επιπλέον, S_N Το 1 μονοπάτι είναι μια διαδικασία πολλαπλών βημάτων και S_N Το μονοπάτι 2 είναι μια διαδικασία ενός βήματος. Αυτή είναι η κύρια διαφορά μεταξύ S_N 1 και S_N 2 αντιδράσεις.

Τι είναι το S_N 1 Αντίδραση

Σ_Μ 1 δείχνει τις αντιδράσεις μονομοριακής πυρηνόφιλης υποκατάστασης στην οργανική χημεία. Το βήμα καθορισμού του ρυθμού τους του μηχανισμού εξαρτάται από την αποσύνθεση ενός μεμονωμένου μοριακού είδους. Έτσι, ο ρυθμός ενός S_N 1 αντίδραση μπορεί να εκφραστεί με ταχύτητα =K [R-LG]. Επιπλέον, S_N 1 είναι μια αντίδραση πολλαπλών σταδίων, η οποία σχηματίζει μια ενδιάμεση και αρκετές μεταβατικές καταστάσεις κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Αυτό το ενδιάμεσο είναι ένα πιο σταθερό καρβοκατιόν και η αντιδραστικότητα του μορίου εξαρτάται από την ομάδα R. Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει τον μηχανισμό ενός S_N 1 αντίδραση.

Στο πρώτο βήμα, η απώλεια της αποχωρούσας ομάδας (LG) σχηματίζει ένα πιο σταθερό καρβοκατιόν. Αυτό είναι το πιο αργό βήμα ή το βήμα καθορισμού του ρυθμού του μηχανισμού. Στη συνέχεια, το πυρηνόφιλο επιτίθεται γρήγορα στον ηλεκτρόφιλο άνθρακα για να σχηματίσει έναν νέο δεσμό. Το διάγραμμα ενεργειακών προφίλ του S_N 1 αντίδραση που δίνεται στο κάτω μέρος εκφράζει τη μεταβολή της ενέργειας με συντεταγμένες αντίδρασης.

Επιπλέον, ο ρυθμός ενός S_N 1 αντίδραση εξαρτάται από την σύνδεση της πλευρικής αλυσίδας αλκυλίου με την αποχωρούσα ομάδα. Η αντιδραστικότητα των ομάδων R μπορεί να διαταχθεί ως εξής.

Σειρά αντιδραστικότητας:(CH₃ )₃ Γ- >  (CH₃ )₂ CH-  >  CH₃ CH₂ – >  CH₃ –

Σε ένα S_N 1 αντίδραση, το στάδιο προσδιορισμού του ρυθμού είναι η απώλεια της αποχωρούσας ομάδας για να σχηματιστεί το ενδιάμεσο καρβοκατιόν. Μεταξύ πρωτογενών, δευτερογενών και τριτογενών, το τριτοταγές καρβοκατιόν είναι πολύ σταθερό και σχηματίζεται ευκολότερα. Επομένως, ενώσεις με τριτοταγή ομάδα R ενισχύουν τον ρυθμό S_N 1 αντίδραση. Ομοίως, η φύση της αποχωρούσας ομάδας επηρεάζει το ποσοστό S_N 1 αντίδραση, γιατί όσο καλύτερα φεύγει, τόσο πιο γρήγορα το S_N 1 αντίδραση. Αλλά η φύση του πυρηνόφιλου είναι ασήμαντη σε ένα S_N 1 αντίδραση αφού το πυρηνόφιλο δεν εμπλέκεται στο βήμα προσδιορισμού του ρυθμού.

Τι είναι το S_N 2 Αντίδραση

Σ_Μ 2 δείχνει τις διμοριακές αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασης στην οργανική χημεία. Σε αυτόν τον μηχανισμό, ο διαχωρισμός της αποχωρούσας ομάδας και ο σχηματισμός νέου δεσμού συμβαίνουν συγχρόνως. Επομένως, δύο μοριακά είδη εμπλέκονται στο βήμα προσδιορισμού του ρυθμού και αυτό οδηγεί στον όρο διμοριακή πυρηνόφιλη αντίδραση υποκατάστασης ή SN2. Ο ρυθμός της αντίδρασης SN2 μπορεί να εκφραστεί με ταχύτητα =K [R-LG] [Nu]. Στην ανόργανη χημεία, αυτή η αντίδραση ονομάζεται επίσης «συνειρμική υποκατάσταση» ή «μηχανισμός ανταλλαγής». Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει τον μηχανισμό του S_N 2 αντίδραση.

Εδώ, το πυρηνόφιλο επιτίθεται στην αντίθετη κατεύθυνση από την αποχωρούσα ομάδα. Έτσι, S_N 2 αντίδραση οδηγεί πάντα σε αντιστροφή της στερεοχημείας. Αυτή η αντίδραση λειτουργεί καλύτερα με μεθυλ και πρωτογενή αλογονίδια επειδή ογκώδεις αλκυλομάδες εμποδίζουν την οπίσθια επίθεση του πυρηνόφιλου. Επιπλέον, η σταθερότητα της αποχωρούσας ομάδας ως ανιόντος και η ισχύς του δεσμού της με το άτομο άνθρακα επηρεάζουν και τα δύο τον ρυθμό αντίδρασης.

Τα παρακάτω σχήματα απεικονίζουν το διάγραμμα ενεργειακών προφίλ του S_N 1 και S_N 2 αντιδράσεις.

Διαφορά μεταξύ S_N 1 και S_N 2 Αντιδράσεις

Νόμος ποσοστού

S_Δ 1 Αντίδραση: S_N 1 Η αντίδραση είναι μονομοριακή και πρώτης τάξης. Άρα το υπόστρωμα επηρεάζει τον ρυθμό αντίδρασης.

S_Μ 2 Αντίδραση: S_N 2 Η αντίδραση είναι διμοριακή ή δεύτερης τάξης αντίδραση. Έτσι, τόσο το υπόστρωμα όσο και το πυρηνόφιλο επηρεάζουν τον ρυθμό αντίδρασης.

Έκφραση βαθμού

S_Δ 1 Αντίδραση: Αυτό εκφράζεται ως ποσοστό =K [R-LG]

S_Δ 2 Αντίδραση: Αυτό εκφράζεται ως rate =K' [R-LG] [Nu]

Όχι. των Βημάτων στην Αντίδραση

S_Δ 1 Αντίδραση:  S_N1 Η αντίδραση έχει μόνο 1 βήμα.

S_Δ 2 Αντίδραση: S_N 2 Η αντίδραση έχει 2 βήματα.

Σχηματισμός Carbocation

S_Δ 1 Αντίδραση:  Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης σχηματίζεται ένα σταθερό καρβοκατιόν.

S_Μ 2 Αντίδραση:  Ένα καρβοκατιόν δεν σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης επειδή ο διαχωρισμός της αποχωρούσας ομάδας και ο σχηματισμός νέου δεσμού συμβαίνουν ταυτόχρονα.

Ενδιάμεσες καταστάσεις

S_Δ 1 Αντίδραση: Αυτό έχει γενικά δύο ενδιάμεσες καταστάσεις.

S_Δ 2 Αντίδραση: Αυτό έχει γενικά μια ενδιάμεση κατάσταση.

Βασικός παράγοντας της αντίδρασης/ Μεγάλο εμπόδιο

S_Δ 1 Αντίδραση: Η σταθερότητα του καρβοκατιόντος είναι ο βασικός παράγοντας της αντίδρασης.

S_Δ 2 Αντίδραση:  Η στερική παρεμπόδιση είναι ο βασικός παράγοντας της αντίδρασης.

Σειρά αντιδραστικότητας με βάση την ομάδα –R

S_Δ 1 Αντίδραση: III> II>> I

S_Δ 2 Αντίδραση: I> II>> III

Απαιτήσεις του πυρηνόφιλου για να προχωρήσει η αντίδραση

S_Δ 1 Αντίδραση: Απαιτείται αδύναμο ή ουδέτερο πυρηνόφιλο.

S_Δ 2 Αντίδραση: Απαιτείται ισχυρό πυρηνόφιλο.

Διαλύτες ευνοϊκοί για την αντίδραση

S_Δ 1 Αντίδραση: Το πολικό πρωτικό, όπως το αλκοόλ, είναι ένας ευνοϊκός διαλύτης.

S_Δ 2 Αντίδραση: Τα πολικά απρωτικά όπως το DMSO και η ακετόνη είναι ευνοϊκοί διαλύτες.

Στερεοχημεία

S_Δ 1 Αντίδραση: Το προϊόν μπορεί να είναι ένα ρακεμικό μείγμα επειδή μπορεί να συμβεί διατήρηση ή αναστροφή στερεοχημείας.

S_Δ 2 Αντίδραση:  Η αντιστροφή της στερεοχημείας συμβαίνει συνεχώς.