2. SUBSTITUTION (Nukleofil substitution) S N 2

Relevanta dokument
KARBOKATJON KARBANJON

REAKTIONER : A. ADDITION Crowe p REAKTIONER: Del D-2009 Generella typer : 1. Addition 2. Substitution 3. Elimination 4.

Omättade kolväten med dubbelbindning Generell formel: CnH2n Ändelsen -an ändras till -en

1. Introduktion. Vad gör senapsgas så farlig?

Efterarbete: LÖSNINGSFÖRSLAG TILL UPPGIFTER - O +

Reaktionsmekanismer. Kap 6

#"bindning Vanliga exempel

FUNKTIONELLA GRUPPER (Ämnesklasser) Fö

Reaktionsmekanismer. Kap 6

Kemiska reaktioner: Olika reaktionstyper och reaktionsmekanismer. Niklas Dahrén

Föreläsning 10. Alkener I Kapitel 10 F10

Föreläsning 11. Alkener II Kapitel 11 F11

Kiralitet former som är spegelbilder av varandra men ej identiska. Jämför med händer.

Valenselektroner = elektronerna i yttersta skalet visas nedan för några element ur grupperna

Svar: Tentamen i Organisk kemi 2, TFKE06, ,

Föreläsning 8. Reaktionslära I Kapitel

Reaktionsmekanismer. Niklas Dahrén

H 3 C. 5. Förklara varför fenol (se ovan) är en starkare syra än cyklohexanol (pk a =18).

TENTAMEN i ORGANISK KEMI 2 (TFKE06) ,

Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003) FACIT

Inga hjälpmedel är tillåtna. För att få godkänd kurs måste man få minst 40 poäng på examen.

Olika typer av kolväten

ALDEHYDER och KETONER Del D-2007

Föreläsning 12. Alkener III Kapitel 12 F12

TENTAMEN i FYSIKALISK-ORGANISK KEMI 7,5 hp, NKEC , kl

Tentamen i Organisk kemi AK 2/6 2005,

Inga hjälpmedel är tillåtna. 100 poäng

Tentamen i Organisk kemi 28/5 2013,

7,5 högskolepoäng. Organisk kemi Provmoment: Tentamen Ladokkod: A100TG Tentamen ges för: Kemiingenjör, tillämpad bioteknik.

2. Transitions state theory för att jämföra relativa reaktiviteten hos olika substrat

Inga hjälpmedel är tillåtna. 100 poäng

TK061B Tillämpad bioteknik, antagna 2012, Inga hjälpmedel är tillåtna. 100 poäng

Ange längst upp på omslaget ett referensnummer (6 tecken, t.ex. bilnummer) om du vill kunna se resultatet på kurshemsidan när rättningen är klar.

Tentamen i Organisk kemi 25/5 2011,

Kapitel 2. Kovalent bindning

Tentamen i organisk kemi, KOKA05 Måndagen den 22 augusti 2011,

Tentamen i Organisk kemi- grundkurs 7.5 hp (KEMA01),

Lösningsförslag: Tentamen i Organisk kemi 2, TFKE06,

Tentamen i organisk kemi, KEMB01, 15 hp, fredagen den 13 januari 2012,

Kolföreningar. Oändliga variationsmöjligheter

Organiska ämnen (2) s

LARS ERIK ANDREAS EHNBOM

Föreläsning 14. Aromater II - elektrofil aromatisk substitution Kapitel 14 F14

Namnge och rita organiska föreningar - del 5

Tentamen i organisk kemi, KOKA05, 5 hp, Måndagen den 1 juni 2009,

Efternamn:...Mapp nr.. OBS! TEXTA TYDLIGT! Förnamn:... Personnr:... Totalsumma: Resultat: OBS! MYCKET VIKTIGT!! FÖRSE VARJE SIDA MED MAPP NUMMER!

Tentamen i Organisk kemi (KEGA01/KEGAH0/KEGAO0/KEGAOO/KEGAAK) (KEGL01/BIGLN3) 20 januari 2016, kl

Alla papper, även kladdpapper lämnas tillbaka.

VIKTIGT ATT DU FYLLER I DETTA PÅ SAMTLIGA SIDOR SOM LÄMNAS IN!

TENTAMEN I ALLMÄN OCH ORGANISK KEMI

TENTAMEN I ALLMÄN OCH ORGANISK KEMI: FACIT

Organiska ämnen (2) s

Föreläsning 16. Karbonylkolets kemi I Kapitel 16 F16

Tillåtet hjälpmedel: molekylmodeller Periodiskt system och tabeller med bindingsstyrkor och pka-värden är bifogade efter frågorna

Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller:

TENTAMEN I ALLMÄN OCH ORGANISK KEMI

Tentamen i Organisk Kemi (3B1760) Tisdagen den 30 augusti 2005, kl

TENTAMEN I ALLMÄN OCH ORGANISK KEMI

Skrivning i Oorganisk och organisk kemi för Bt3 och K2 KOK081, , Lärare: Lars Öhrström, 2871, Jerker Mårtensson, Nina Kann

Introduktion till kemisk bindning. Niklas Dahrén

Tentamen i Organisk kemi- grundkurs 7.5 hp (KEMA01),

Polära och opolära ämnen, lösningsmedel och löslighet. Niklas Dahrén

Föreläsning 17. Karbonylkolets kemi II Kapitel 17 F17

Vad är det som gör att vi lever? Finns det en gud som har skapat livet?

Organiska föreningar del 5: Rita och namnge alkoholer, karboxylsyror och estrar. Niklas Dahrén

TENTAMEN I ALLMÄN OCH ORGANISK KEMI: FACIT

dess energi ökar (S blir mer instabilt) TS sker tidigare i reaktionen strukturen på TS blir mer lik S (2p).

1 Ange lämpliga reagens till följande reaktioner. Inga mekanismer behövs.

Föreläsning 4. Koncentrationer, reaktionsformler, ämnens aggregationstillstånd och intermolekylära bindningar.

Lösning till Tentamen i Kemi (TFKE16),

8.1 Se lärobokens svar och anvisningar. 8.2 Se lärobokens svar och anvisningar. 8.3 a) Skrivsättet innebär följande strukturformel

Tentamensuppgifter moment 2, organisk kemi.

Organiska ämnen (2) s

Övningsuppgifter. till Ellervik, Sterner; Organisk Kemi. Studentlitteratur, 2004

O O EtOAc. anilin bensoesyraanhydrid N-fenylbensamid bensoesyra

CH 3 N. metylamin dimetylamin trimetylamin tetrametylammonium jon primär sekundär!!!!!!!!!!!!! tertiär!!!!!!!!!!!kvartenär

Lärare: Jimmy Pettersson. Kol och kolföreningar

Hastighet HOCH 2. *Enzymer är Katalysatorer. *Påverkar inte jämvikten

TENTAMEN I ALLMÄN OCH ORGANISK KEMI

Mål och betygskriterier för kemi

Föreläsning 4. Substituerade kolväten Kapitel 5

Kemisk bindning. Mål med avsnittet. Jonbindning

Nästan alla ämnen kan förekomma i tillstånden fast, flytande och gas. Exempelvis vatten kan finnas i flytande form, fast form (is) och gas (ånga).

ATOMENS BYGGNAD. En atom består av : Kärna ( hela massan finns i kärnan) Positiva Protoner Neutrala Neutroner. Runt om Negativa Elektroner

Avsnitt 12.1 Reaktionshastigheter Kemisk kinetik Kapitel 12 Kapitel 12 Avsnitt 12.1 Innehåll Reaktionshastigheter Reaktionshastighet = Rate

Skrivning i Oorganisk och organisk kemi för Bt3 och K2, KOK080

Jonbindning och metallbindning. Niklas Dahrén

Kapitel 12. Kemisk kinetik

Föreläsning 7. Alkoholer, aminer och alkylhalogenider Kapitel 8. 1) Introduktion 2) Alkoholer 3) Aminer 4) Alkylhalogenider

Kinetik. Föreläsning 2

Periodiska systemet. Namn:

Konc. i början 0.1M 0 0. Ändring -x +x +x. Konc. i jämvikt 0,10-x +x +x

VIKTIGT ATT DU FYLLER I DETTA PÅ SAMTLIGA SIDOR SOM LÄMNAS IN!

Oxidationstal. Niklas Dahrén

Kinetik, Föreläsning 2. Patrik Lundström

KEMA00. Magnus Ullner. Föreläsningsanteckningar och säkerhetskompendium kan laddas ner från

Intermolekylära krafter

Inför provet Kolföreningarnas kemi

Kemisk reaktionskinetik. (Kap ej i kurs.)

Transkript:

. SUBSTITUTION (Nukleofil substitution) Alkylhalider är generellt reaktiva pga att den elektronegativa haliden gör att bindningen till kol polariseras, man får en dipol. Kolet blir elektrofilt (elektronfattigare och elektropositivt) och kan reagera med nukleofiler (elektronparsdonatorer) genom en substitutionsreaktion. En bra nukleofil har polariserbara elektroner eller har negativ laddning, ex. I -, -, S -, N 3, eller N). Nu + X Nu + X Nukleofil +! "! Alkylhalid (Elektrofil) Produkt Det finns två generella mekanismtyper för substitution: SN = Substitution Nukleofil Bimolekylär Direkt substitution i ett steg SN1 = Substitution Nukleofil Unimolekylär Substitution i två steg via karbokatjon S N alid jon (Lämnande grp)!mekanism O + l O + l Metylklorids reaktion med hydroxidjon till metanol O l +! -! -! O -! l " Transition state O + l Liten sterisk hindring vid substitutionskolet på -X gynnar reaktionens hastighet (dvs stora grupper bundna till substitutionskolet hindrar nukleofilen att reagera): Metyl > Primär > Sekundär >>>Tertiär eaktionshastigheten beror både på Nukleofil och -X. ast.= k [-X] [Nu] Stereokemi Ex.vis O 6 13 Vid SN inverteras (växlas) konfigurationen vid stereocentret 6 13 -" -" O 6 13 O + ()-(-)--bromoktan (S)-(+)--oktanol [!] = -34 o [!] = + 10 o ((+) och ( ) är ej relaterade till relativa strukturerna, utan anger bara tecken på den optiska vridningen)

Energiprofiler En reaktion kan åskådliggöras genom en s.k. energiprofil för att se hur energin förändras hos reaktanter, intermediärer och produkter under reaktionens gång. [TS] # är det s.k. Transition state, den högsta energinivån då en reaktion eller reaktionssteg sker. Energin för det högsta TS styr reaktionens hastighet totalt. ENEGIPOFIL S N (och E) För S N finns bara ett TS, i denna punkt har nukelofilen bundit in till kolet, samtidigt som bindningen till X (lämnande gruppen) håller på att brytas. ENEGIPOFIL S N 1 (och E1) I detta fall finns två TS. Det 1:a TS är högre än det :a, varför det 1:a steget till karbokatjonen är hastighetsbestämmande för hela reaktionen. Liknande energiprofil har additionsreaktioner, där även första steget har högst energi och är hastighetsbestämmande, dvs då alkenen binder upp en elektrofil.

S N 1 Ex. Tert-butylklorid i vatten: O + ( ) 3 l ( ) 3 O + l Nukleof il Elektrof il Produkt Lämnande grp Mekanism:! +! -! 3 Långsamt 3 l + l astighets 3 bestämmande 3 steg (=DS) O Snabbt steg Nukleofil attack O O Snabbt steg ( syra-bas steg) 3O + 3 O Ju stabilare intermediär karbokatjon ju snabbare reaktion: Tertiär + >Sekundär + > Primär + eaktionshastigheten beror bara på -X (unimolekylär) ast.= k [-X] Stereokemi Vid S N 1 ger optiskt aktivt startmaterial en racemisk produktblandning, då den intermediära karbokatjonen är plan och akiral 3 6 13 7 7 3 7 O O 3 1 3 (S)-3-brom-3-metylhexan O 1 acemisk blandning Nukleofilen ( O) angriper det positiva kolet från båda sidor till lika del Faktorer som på verkar SN1 och SN-reaktioner: A- Strukturen på alkylhaliden (substratet): SN1 tertiär och SN helst primär B- Koncentration och reaktivitet hos nukleofilen (är viktig för SN) - a Lämnande grupp (-X): gäller alla reaktioner D- Polära lösningsmedel gynnar att karbokatjonen bildas (viktigt för S N 1) Omvandling av funktionella grupper mha S N -reaktioner Ett antal användbara reaktioner är möjliga för att erhålla nya funktionella grupper: X = Metyl, prim. eller sek X = l,, I + O O S N 'OO O O S N OO' Alkohol Eter Tiol Nitril Ester

3. ELIMINATION (- Z-X) X Z Genom elimination erhålls omättade föreningar. De vanligaste reaktionstyperna för elimination är bimolekylär elimination E resp unimolekylär elimination E1. E-reaktionen Ex: Isopropylbromids reaktion med basen etoxidjon* + 5 O + 5 O Om man istället för en nukleofil använder en stark bas kan en E-reaktion ske. eaktionen sker i ett steg: basen rycker ett väte samtidigt som brom lämnar i ett steg. eaktionshastigheten beror både på Bas och -X. ast.= k [-X] [Bas] (är bimolekylär, därav :an i E) Alkoxidbaser* görs av alkohol och natrium: 5 O + Na(s) 5 O Na + (g) Etanol Natrium Etoxid 3 Ex. på bra bas som är sterisk hindrad (dålig nukleofi): t-butoxidjon: O Na Stereokemi: väte och lämnande grupp elimineras från en anti-periplan konformation (motsatt sida 180 ): O Me O Me 3 3 3 Transtition State med väte och brom i antiperiplan konformation (trans-läge) E tävlar med SN: a bas kan även vara bra nukelofil.ex. Metoxidjon O - och Etoxidjon O - Primär Alkylhalid gynnar S N över E (dvs liten sterisk hindring gynnar SN) Grenad Alkylhalid, främst tertiär eller sterisk hindrad bas gynnar E över SN

E1-reaktionen Tert-Butylklorids reaktion i ättiksyra 3 l AcO astighetsbestämmande steg 3 Intermediär katjon 3 3 + + l Lämnande gruppen (l - ) lämnar i första steget och en karbokatjon bildas intermediärt, varefter ett väte lämnar så en alken bildas i det andra steget. eaktionshastigheten beror bara på -X (unimolekylär) ast.= k [-X] E1 tävlar med SN1 E1 sker om lösningsmedlet är dålig nukleofil, ex. AcO, 3PO4, SO4, med alkoholer och vatten samt neutralt p sker S N 1. E1 reaktionen bildar samma intermediära karbokatjon som vid SN1. Grenad alkylhaliden gynnsamt: vilket ger stabilare + -jon, dvs: tert > sek >> prim. Vid elimination där två alkenprodukter kan bildas, erhålls den mest substituerade alkenen som huvudprodukt: 3 SO 4 E1- reaktion 3 uvudprodukt + 3 biprodukt Zaitzevs regel: Den kolatom som har minst antal väten förlorar ett väte, vilket ger den mest alkylerade alkenen (= den stabilaste alkenen)

Typexempel på reaktionerna: S N 1, S N, E1 och E uvudprodukt / eaktionstyp (anm) 5 O Na E stark bas 5 -O 3 O 5 S N 1 ygglig Nu svag bas 5 5 O Na OO S N 5 O 5 Liten sterisk hindring + bra Nu (trots = bra bas) E1 Ingen bra Nu, tert. - X SUMMEING: Skillnaden mellan de olika reaktionerna S N 1, S N, E1 och E är inte alltid given att lätt förstå och inse. Nedan summeringar kan visa på skillnaderna och skapa förståelse för vilken reaktion som gäller i olika fall. Oilka alkylhalider olika reaktioner alid typ S N 1 S N E1 E Primär halid Sker ej Favoriseras med bra nukleofiler Sker ej Sker med stark bas som är steriskt hindrad Sekundär halid Sker oftast ej Sker med bra nukleofiler (svag bas) Sker oftast ej Favoriseras av stark bas Tertiär halid Favoriseras av icke basiska nukleofiler, ofta polära lösningsmedel Sker ej Sker i polära lösningsmedel som är dåliga nukleofiler Sker generellt med starka baser Av stor vikt: Stabil karbokatjon a nukleofil Liten sterisk hindring a nukleofil Stabil karbokatjon Dålig nukleofil Stark bas a nukleofiler har polariserbara elektroner och/eller har negativ laddning. Polariserande är t.ex. I -, -, S -, N 3, eller N -. Icke-steriska baser: är t.ex. Metoxid- ( O - ), Etoxid- ( 5 O - ) och hydroxidjon. a baser har en stark negativ laddning, t.ex. olika alkoxider.