5. Organische reactiviteit – nucleofiele substitutie
1. Inleiding
Nu:- + C-X → C-Nu + X-
Nu:- het nucleofiel
X- de leaving group
Reden: stabielere situatie
Waar geen vrije protonen voorhanden zijn, zullen negatieve nucleofielen zich gedragen als
een Lewisbase (elektronenpaar-donor) = nucleofiel ( Nu- : gaat zijn elektronenpaar (-)
afgeven) (Brönstedbase= protonacceptor)
Vervangen groep is de leaving group of vluchtgroep
Nucleofielen: H-, OH-, RO-, HS-, RS-, CN-, RCOO-, R2C-, R-MgBr+, RSH, ROR, ROH,
H2O, H3N
Elektrofielen: H+, H3O+, R3C+, AlCl3
Leaving groepen: I-, Br-, Cl-, F-, RCOO-, RO-
Verloop:
Breking σ-binding
Nieuwe σ-binding
Gelijktijdig of in opeenvolgende stappen (vorming van reactief intermediair)
SN2-mechanisme (éénstapsreactie tussen 2 moleculen: bimoleculair)
SN1-mechanisme (tweestapsreactie tussen telkens 1 molecuul: unimoleculair:
ontbinding + binding (sneller dan ontbinding))
1
, 2. SN2-mechanisme
Het reagerend C-atoom kan een methyl, primair, secundair of tertiair koolstofatoom zijn
Reactie verloopt in één stap
Via transitietoestand:
σ-binding naar aanvallend nucleofiel is gedeeltelijk gevormd
de te breken σ-binding gedeeltelijk verzwakt
Aanval gebeurt langs achterzijde, stereoselectief!
Overige bindingen liggen in één vlak loodrecht op de as van de reactie
Tijdelijke inwisseling sp3 naar sp2 (verlies tetraëderstructuur), om overlap te kunnen
maken met orbitalen van inkomende en vertrekkende atoomgroep
Nadien: opnieuw tetragonale vorm (door repulsie), maar inversie heeft plaatsgevonden =
Waldeninversie
Reactie van tweede orde: v=k⋅[Nu-][R-X]
Gevolgen:
Vertrekkende van 1 stereo-isomeer slechts 1 ander stereo-isomeer
Reactie is dus stereoselectief
2
1. Inleiding
Nu:- + C-X → C-Nu + X-
Nu:- het nucleofiel
X- de leaving group
Reden: stabielere situatie
Waar geen vrije protonen voorhanden zijn, zullen negatieve nucleofielen zich gedragen als
een Lewisbase (elektronenpaar-donor) = nucleofiel ( Nu- : gaat zijn elektronenpaar (-)
afgeven) (Brönstedbase= protonacceptor)
Vervangen groep is de leaving group of vluchtgroep
Nucleofielen: H-, OH-, RO-, HS-, RS-, CN-, RCOO-, R2C-, R-MgBr+, RSH, ROR, ROH,
H2O, H3N
Elektrofielen: H+, H3O+, R3C+, AlCl3
Leaving groepen: I-, Br-, Cl-, F-, RCOO-, RO-
Verloop:
Breking σ-binding
Nieuwe σ-binding
Gelijktijdig of in opeenvolgende stappen (vorming van reactief intermediair)
SN2-mechanisme (éénstapsreactie tussen 2 moleculen: bimoleculair)
SN1-mechanisme (tweestapsreactie tussen telkens 1 molecuul: unimoleculair:
ontbinding + binding (sneller dan ontbinding))
1
, 2. SN2-mechanisme
Het reagerend C-atoom kan een methyl, primair, secundair of tertiair koolstofatoom zijn
Reactie verloopt in één stap
Via transitietoestand:
σ-binding naar aanvallend nucleofiel is gedeeltelijk gevormd
de te breken σ-binding gedeeltelijk verzwakt
Aanval gebeurt langs achterzijde, stereoselectief!
Overige bindingen liggen in één vlak loodrecht op de as van de reactie
Tijdelijke inwisseling sp3 naar sp2 (verlies tetraëderstructuur), om overlap te kunnen
maken met orbitalen van inkomende en vertrekkende atoomgroep
Nadien: opnieuw tetragonale vorm (door repulsie), maar inversie heeft plaatsgevonden =
Waldeninversie
Reactie van tweede orde: v=k⋅[Nu-][R-X]
Gevolgen:
Vertrekkende van 1 stereo-isomeer slechts 1 ander stereo-isomeer
Reactie is dus stereoselectief
2
