SN2, SN1, E2 & E1

Alleen sp³-C met een goede leaving group kunnen deelnemen aan deze reacties!!

• LG = Cl, Br, I, OTs of H₂O

  • wordt uitgestoten met neg lading

  • moet die zo goed mogelijk stabiliseren

  • goede LG = zwakke base

SN2

• = nucleofiele substitutie

• éénstapsreactie

• aanval langs achter → inversie rond koolstof (bij stereogeen centrum)

• aanvallend nucleofiel heeft vrij ep nodig

  • nucleofiliteit ~ basiciteit; sterke base + groot atoom

  • (neg) geladen > neutraal nucleofiel

    • geladen nucleofiel → neutraal product

    • neutraal nucleofiel → (pos) geladen product

  • beste LG is;

    • zwakke base, heeft dus lage EN

    • groot element, want beter polariseerbaar

SN1

• = nucleofiele substitutie

• tweestapsreactie

  • carbokation (SBS)

  • product; racemisatie

• wordt soms ook solvolyse genoemd (solvent = nucleofiel)

• neutraal water kan als leaving group optreden; kan uit zichzelf molecule verlaten

• racemisatie (indien stereogeen centrum aanwezig)

  • inversie (R/S wisselen) + retentie (R/S blijft gelijk)

  • aanval kan zowel langs voor als achter gebeuren;

    afhankelijk van wat voor in de weg zit, komt aanval

    langs achter (zoals bij SN2) meest voor → meestal inversie

• omlegging; om stabieler intermediair te vormen

• + lading verschuift van secundair → tertiair koolstof

  • hydrideshift

    • (pos. geladen) secundair C naast tertiair C

      (waar nog 1 H aan hangt)

    • + en H wisselen van plaats

  • methylshift

    • (pos. geladen) primair/secundair C naast quaternair C

      (waar CH₃ aan hangt)

    • + en CH₃ wisselen van plaats

E2

• = eliminatie

  • α-koolstof bevat leaving group

  • β-koolstof waar eliminatie plaatsvindt → dubbele binding tss α en β

• éénstapsreactie

• altijd anti-eliminatie;

  • H en leaving group moeten anti (= 180°) van elkaar staan

  • mogelijke gevolgen;

    • regel van Zaitsev wordt niet gevolgd

    • reactie vindt plaats op de minder stabiele stoelstructuur;

      grote groepen staan axiaal ipv equatoriaal

• meestal Zaitsev; soms Hofmann

• afhankelijk van al dan niet gebruik te maken van sterisch gehinderde base;

  • KOEt, EtOH → Zaitsev

  • KOtBu, tBuOH → Hofmann

E1

• = eliminatie

  • α-koolstof bevat leaving group

  • β-koolstof waar eliminatie plaatsvindt → dubbele binding tss α en β

• tweestapsreactie

  • carbokation (SBS)

  • product

• omlegging; om stabieler intermediair (carbokation) te vormen

  (tertiair > secundair > primair; hyperconjugatie + inductief effect)

  • hydrideshift

    • (pos. geladen) secundair C naast tertiair C

      (waar nog 1 H aan hangt)

    • + en H wisselen van plaats

  • methylshift

    • (pos. geladen) primair/secundair C naast quaternair C

      (waar CH₃ aan hangt)

    • + en CH₃ wisselen van plaats

• Zaitsev

HOFMANN VS ZAITSEV

bij eliminatiereacties (E2 / E1)

• Zaitsev

  • meest gesubstitueerde alkeen wordt gevormd

    • = meest stabiel

  • nucleofiel neemt H+ van meest gesubstitueerde β-C

• Hofmann

  • minst gesubstitueerde alkeen wordt gevormd

    • = minst stabiel

  • nucleofiel neemt H+ van minst gesubstitueerde β-C

• Zaitsev wordt steeds verkozen boven Hofmann, tenzij

  er te veel sterische hinder is waardoor enkel H+ v/h minst

  gesubstitueerde β-C beschikbaar is

  • volumineuze basen (vb. KOtBu)

  • fluroalkanen

• leaving group

  • goede, stabiele → Zaitsev; TTS lijkt meest op alkeen

  • slechte, onstabiele → Hofmann; TTS lijkt meest op

    carban-ion (primair > secundair > tertiair)

WELKE REACTIE GAAT DOOR?

• substraat

  • primair → substitutie

  • tertiair → eliminatie

  • secundair → substitutie + eliminatie

    • sterische hinder?

      • X op ring

      • vertakking in β-positie

        • veel → eliminatie

        • weinig → substitutie (SN1 > SN2)

• reagens

  • sterke base → eliminatie

  • zwakke base → substitutie

• solvent

  • polair protisch → SN1

    • water, methanol, ethanol, isopropanol …

    • stabilisatie carbokation en LG

  • polair aprotisch → SN2

    • DMF of DMSO

    • stabilisatie kationen, waardoor nucleofiel “vrij” blijft

• nucleofiel gedraagt zich als;

  • nucleofiel → substitutie

    • negatief geladen > neutraal nucleofiel

    • speelt enkel rol bij SN2 reactie, niet bij SN1

    • bij SN1 komt nucleofiel pas na SBS, namelijk vorming van carbokation, waardoor het geen invloed meer heeft

  • base → eliminatie

• temp

  • hoge T → eliminatie

  • lage T → substitutie