Organische Chemie 2
Hoofdstuk 6 - Alkenen
Stereochemie van elektrofiele addities
Als er geen asymmetrische koolstof aanwezig is in de structuur, moet er geen rekening gehouden
worden met de stereochemie van de structuur.
Als er vertrokken wordt van een achirale stof, ontstaat er een racemisch mengsel met gelijke
hoeveelheden van beide stereo-isomeren. Dit is een stof zonder spiegelbeeld.
Er wordt een carbokation gevormd = een vlakke structuur met 2 lege P-orbitalen, waarvan 1
vanboven en 1 vanonder, die allebei gebonden kunnen worden.
Als er vertrokken wordt van een chirale stof, worden er diastereomeren gevormd. Dit is een stof met
spiegelbeeld.
Als deze stof 1 grote groep bevat, zal deze groep voor sterische hinder zorgen, waardoor het
nucleofiel liever langs de andere kant van die groep aanvalt. Dit noemt men dan een stereoselectieve
reactie.
Mesoverbindingen
Een mesoverbinding is een chirale stof, waarbij de koolstoffen aan dezelfde groepen gebonden zijn.
Bij de vorming van een mesoverbinding ontstaat er slechts 1 isomeer.
Als een asymmetrische uitgangsverbinding een syn-additie ondergaat, zullen er 2 stereo-isomeren
gevormd worden.
Als een symmetrische uitgangsverbinding een transconfiguratie aanneemt en een trans-additie
ondergaat, wordt er een mesoverbinding gevormd.
1
, Hoofdstuk 9 - Nucleofiele substitutie (SN) en
Eliminatie (E)
Klasse II
Deze stoffen zijn sterk elektrofiel, omdat de koolstof sp 3-gehybridiseerd is en omdat het halogeen X
elektronen inductief naar zich toe trekt waardoor koolstof een partieel positieve lading krijgt en X een
partieel negatieve lading krijgt. Dit maakt de koolstof elektrofiel en voldoende reactief voor een
aanval door een nucleofiel.
Halogenen zijn goede leaving groepen, met F - als uitzondering.
F- heeft een kleine elektronenwolk, waardoor de elektronen dicht bij de kern staan. Dit zorgt ervoor
dat er een sterke aantrekking is tussen de elektronen in de schil en de protonen in de kern, waardoor
F- een sterk gepolariseerde binding vormt met koolstof. Dit zorgt ervoor dat de binding moeilijk
verbroken wordt en F- een slechte leaving groep is.
SN2
De snelheidsbepalende stap in dit type reacties is de sterkte van het nucleofiel.
Sterische hinder speelt een belangrijke rol. Hoe meer sterische hinder er is, des te moeilijker deze
reactie zal verlopen.
Daarom is dit type reactie onmogelijk bij tertiaire alkylhalogeniden.
Dit type reactie is stereospecifiek: het valt de koolstof aan langs de tegenovergestelde kant van de
binding met het halogeen, omdat daar de sterische hinder daar het laagst is.
De reden daarvoor is dat X een sp3-orbitaaloverlap heeft met de koolstof langs 1 kant, waardoor enkel
in het verlengde daarvan een antibindend orbitaal gevormd wordt. Dit orbitaal kan dan overlappen
met het sp3-orbitaal van het nucleofiel. Deze overlap gebeurt tegelijkertijd met het verbreken van de
binding met X.
Er is 1 voorwaarde: opdat de nieuwe binding tegelijkertijd kan verlopen met het verbreken van de
eerste binding, moeten alle bindingspartners in hetzelfde vlak liggen.
Dit type reactie is onomkeerbaar, omdat enkel het sterker nucleofiel X kan verdrijven, niet andersom.
Reactiviteit van X: I > Br > Cl >>> F.
Bij veel sterische hinder, van het substraat of van het nucleofiel, is de kans groter dat het nucleofiel
een eliminatiereactie zal ondergaan in plaats van substitutie. Deze kans zal ook toenemen in polair
protische solventen, zoals water en alcohol, of bij hoge temperaturen.
In polair aprotische solventen zal het nucleofiel eerder substitutie uitvoeren, zoals aceton en DMSO.
Deze kans zal ook toenemen als het nucleofiel groot en polariseerbaar is of bij lage temperaturen.
2
Hoofdstuk 6 - Alkenen
Stereochemie van elektrofiele addities
Als er geen asymmetrische koolstof aanwezig is in de structuur, moet er geen rekening gehouden
worden met de stereochemie van de structuur.
Als er vertrokken wordt van een achirale stof, ontstaat er een racemisch mengsel met gelijke
hoeveelheden van beide stereo-isomeren. Dit is een stof zonder spiegelbeeld.
Er wordt een carbokation gevormd = een vlakke structuur met 2 lege P-orbitalen, waarvan 1
vanboven en 1 vanonder, die allebei gebonden kunnen worden.
Als er vertrokken wordt van een chirale stof, worden er diastereomeren gevormd. Dit is een stof met
spiegelbeeld.
Als deze stof 1 grote groep bevat, zal deze groep voor sterische hinder zorgen, waardoor het
nucleofiel liever langs de andere kant van die groep aanvalt. Dit noemt men dan een stereoselectieve
reactie.
Mesoverbindingen
Een mesoverbinding is een chirale stof, waarbij de koolstoffen aan dezelfde groepen gebonden zijn.
Bij de vorming van een mesoverbinding ontstaat er slechts 1 isomeer.
Als een asymmetrische uitgangsverbinding een syn-additie ondergaat, zullen er 2 stereo-isomeren
gevormd worden.
Als een symmetrische uitgangsverbinding een transconfiguratie aanneemt en een trans-additie
ondergaat, wordt er een mesoverbinding gevormd.
1
, Hoofdstuk 9 - Nucleofiele substitutie (SN) en
Eliminatie (E)
Klasse II
Deze stoffen zijn sterk elektrofiel, omdat de koolstof sp 3-gehybridiseerd is en omdat het halogeen X
elektronen inductief naar zich toe trekt waardoor koolstof een partieel positieve lading krijgt en X een
partieel negatieve lading krijgt. Dit maakt de koolstof elektrofiel en voldoende reactief voor een
aanval door een nucleofiel.
Halogenen zijn goede leaving groepen, met F - als uitzondering.
F- heeft een kleine elektronenwolk, waardoor de elektronen dicht bij de kern staan. Dit zorgt ervoor
dat er een sterke aantrekking is tussen de elektronen in de schil en de protonen in de kern, waardoor
F- een sterk gepolariseerde binding vormt met koolstof. Dit zorgt ervoor dat de binding moeilijk
verbroken wordt en F- een slechte leaving groep is.
SN2
De snelheidsbepalende stap in dit type reacties is de sterkte van het nucleofiel.
Sterische hinder speelt een belangrijke rol. Hoe meer sterische hinder er is, des te moeilijker deze
reactie zal verlopen.
Daarom is dit type reactie onmogelijk bij tertiaire alkylhalogeniden.
Dit type reactie is stereospecifiek: het valt de koolstof aan langs de tegenovergestelde kant van de
binding met het halogeen, omdat daar de sterische hinder daar het laagst is.
De reden daarvoor is dat X een sp3-orbitaaloverlap heeft met de koolstof langs 1 kant, waardoor enkel
in het verlengde daarvan een antibindend orbitaal gevormd wordt. Dit orbitaal kan dan overlappen
met het sp3-orbitaal van het nucleofiel. Deze overlap gebeurt tegelijkertijd met het verbreken van de
binding met X.
Er is 1 voorwaarde: opdat de nieuwe binding tegelijkertijd kan verlopen met het verbreken van de
eerste binding, moeten alle bindingspartners in hetzelfde vlak liggen.
Dit type reactie is onomkeerbaar, omdat enkel het sterker nucleofiel X kan verdrijven, niet andersom.
Reactiviteit van X: I > Br > Cl >>> F.
Bij veel sterische hinder, van het substraat of van het nucleofiel, is de kans groter dat het nucleofiel
een eliminatiereactie zal ondergaan in plaats van substitutie. Deze kans zal ook toenemen in polair
protische solventen, zoals water en alcohol, of bij hoge temperaturen.
In polair aprotische solventen zal het nucleofiel eerder substitutie uitvoeren, zoals aceton en DMSO.
Deze kans zal ook toenemen als het nucleofiel groot en polariseerbaar is of bij lage temperaturen.
2
