Matkjemi 1 - Kapittel 6: Organiske Halogenforbindelser

Hva er den generelle reaksjonen for nukleofil substitusjon?

Nukleofil (Nu:) angriper substrat (R-L), danner nytt produkt (R-Nu) og utgående gruppe (L⁻).

Hva skjer med bindingene i nukleofil substitusjon?

Én kovalent binding brytes (C-L), én ny dannes (C-Nu).

Hva betyr det at en nukleofil er elektronrik?

Den har et ledig elektronpar og kan danne en ny binding ved å donere dette paret.

Hva kjennetegner en god nukleofil?

Negativ ladning, lav elektronegativitet, lite sterisk hindring, polarisérbart atom.

Hvordan kan man drive reaksjonen mot produkt i SN-reaksjoner?

Bruke overskudd av nukleofil eller substrat, eller fjerne produktet underveis (Le Châtelier).

Hva betyr at et karbon er sp³-hybridisert?

Det er bundet med fire enkeltbindinger og har tetraedrisk geometri.

Hvilket substrat gir raskest SN2-reaksjon?

Primært alkylhalid eller metylhalid (lite sterisk hindret).

Hvorfor skjer ikke SN2 på tertiære karboner?

For stor sterisk hindring rundt karbonet hindrer baksideangrep.

Hva er SN2-mekanismens viktigste kjennetegn?

Ett trinn, baksideangrep, overgangstilstand, inversjon av stereokjemi.

Hva er reaksjonshastigheten for SN2 avhengig av?

Både [substrat] og [nukleofil] – bimolekylær reaksjon (andreordens).

Hva er stereokjemisk konsekvens av SN2?

Inversjon av konfigurasjon ved stereogent karbon (som en vrengt paraply).

Hva er SN1-mekanismens viktigste kjennetegn?

To trinn: først dannelse av karbokation, så nukleofilt angrep.

Hva er reaksjonshastigheten for SN1 avhengig av?

Kun [substrat] – unimolekylær reaksjon (førsteordens).

Hvilke substrater gir raskest SN1?

Tertiære alkylhalider > sekundære > primære (som oftest ikke reagerer).

Hva skjer med stereokjemien i SN1?

Man får rasemisk blanding ved stereogent senter (angrep fra begge sider).

Hva innebærer rasemisk produkt?

Like mengder (1:1) av to enantiomerer → optisk inaktiv blanding.

Hva er en karbokation?

Et positivt ladd karbonatom med tre bindinger og et tomt p-orbital.

Ranger stabiliteten til karbokationer.

Tertiær > sekundær > primær > metyl

Hvordan påvirker løsningsmiddelet SN2?

Polare aprotiske løsningsmidler (f.eks. aceton) gjør nukleofilen mer tilgjengelig («naken»).

Hvordan påvirker løsningsmiddelet SN1?

Polare protiske løsningsmidler (vann, alkohol) stabiliserer det ladde karbokationet.

Hva er et polart protisk løsningsmiddel?

Inneholder H-bundet til O eller N, f.eks. H₂O eller CH₃OH.

Hva er et polart aprotisk løsningsmiddel?

Polart, men inneholder ikke H bundet til O eller N, f.eks. aceton, DMSO.

Hvilke nukleofiler favoriserer SN2?

Sterke nukleofiler, ofte negativt ladede ioner (OH⁻, CN⁻, SH⁻).

Hvilke nukleofiler favoriserer SN1?

Svake, nøytrale nukleofiler (H₂O, ROH).

Hva er E2-mekanismens kjennetegn?

Ett trinn, base fjerner H⁺ mens L⁻ går, danner dobbeltbinding.

Hva kreves for at E2 skal skje?

H og utgående gruppe må ligge antiperiplanart. H-C-C-L må ligge i samme plan.

Hvordan påvirker substrattypen E2?

Tertiære og sekundære substrater reagerer raskt, primære tregere.

Hva er stereospesifisitet i E2?

Dobbeltbinding dannes kun hvis anti-periplan geometri er mulig.

Hva er E1-mekanismens kjennetegn?

To trinn: 1) karbokationdannelse, 2) base fjerner H⁺ og dobbeltbinding dannes.

Hvordan ligner E1 og SN1?

Begge starter med dannelse av karbokation.

Hvordan påvirker substratet E1-reaksjonen?

Tertiære substrater reagerer best, sekundære mulige, primære uvanlig.

Hva påvirker om det blir SN1 eller E1?

Tilgjengelig base, temperatur og løsningsmiddel – høy temperatur favoriserer E1.

Hva bestemmer hvor mange produkter E1 gir?

Antall ulike H-atomer på nabo-C – flere H → flere mulige alkener.

Hva konkurrerer med SN1?

E1 – begge går via karbokation.

Når dominerer eliminering fremfor substitusjon?

Når reaksjonsbetingelsene er varme og basen er sterk.

Hvorfor foretrekker SN1 protiske løsningsmidler?

De stabiliserer karbokationet og letter ioniseringen av utgående gruppe.

Hva skjer i en substitusjonsreaksjon?

Én kovalent binding brytes (C–Br) og én ny dannes (C–Nu).

Hva er en viktig begrensning for nukleofil substitusjon?

Karbonet med halogen må være sp³-hybridisert.

Hva kjennetegner SN2-mekanismen?

Baksideangrep, ett trinn, inversjon av konfigurasjon, bimolekylær reaksjon.

Hva er reaksjonshastigheten avhengig av i SN2?

Konsentrasjonen av både nukleofil og substrat.

Hva slags substrat reagerer raskest i SN2?

Primære eller metylalkylhalider.

Hvorfor skjer ikke SN2 med tertiære alkylhalider?

Pga. sterisk hindring.

Hva kjennetegner SN1-mekanismen?

To trinn, karbokation dannes, rasemisk blanding, unimolekylær reaksjon.

Hvilke substrater reagerer raskest i SN1?

Tertiære alkylhalider (stabilt karbokation).

Hvilke løsningsmidler favoriserer SN2?

Polare aprotiske (som aceton).

Hvorfor favoriserer polare aprotiske løsningsmidler SN2?

De solvatiserer kationet (f.eks. Na⁺) og lar nukleofilen være "naken" og reaktiv.

Hvilke løsningsmidler favoriserer SN1?

Polare protiske (som vann og alkoholer).

Hvorfor favoriserer polare protiske løsningsmidler SN1?

De stabiliserer det dannede karbokationet.

Når konkurrerer substitusjon og eliminasjon?

Når samme substrat og nukleofil kan gi begge utfall, spesielt ved oppvarming.

Oppsummer forskjellen i stereokjemi mellom SN1 og SN2.

SN2 gir inversjon av konfigurasjon; SN1 gir rasemisk blanding.

Hva avgjør om reaksjonen går via SN1 eller SN2?

Substrattype, nukleofilens styrke, løsningsmiddel og temperatur.