[유기화학] Alkyl Halides의 반응 Sn1, Sn2, E1,E2 reaction

 

Alkyl Halides :     R-X ( X는 할로젠)

 

 SN반응 

친핵 치환 반응. 친핵체(Nucleophile)이 할로젠화 알킬(Alkyl Halide)에 전자 제공하여 할로젠을 떼어내고 친핵

체로 치환이 일어남.

 

이 때 떨어지는 할로젠을 이탈기(Leaving grop)이라고 함. 단일반응으로 치환이 일어나는 SN2, 단계적으로 치환이 일어나는 SN1 두 종류가 존재. 

 

SN2 reaction

 

-친핵체가 결합하는 반응과 이탈기가 떨어져나가는 반응이 동시에 일어남.

 

-이차반응 reaction rate = k[nucleophile][alkyl halide] 

 

-configuration이 반전되는 특성 존재( nucleophile이 halogen의 반대방향에서 다가오고 결합되기 때문!)

 

-nucleophile이 다가오는데에 입체적인 요소가 영향을 주므로 1차 alkylhalide를 선호함. 크기가 작을 수록 선호

 

-nucleophile이 강염기일수록 SN2 잘 일어남. (primary alkyl halide일 때!)

 

-bimolecular reaction( 결합과 분해가 동시에 일어나기 때문에 전이상태에서는 두 가지가 함께 존재하기 때문)

 

-leaving group이 산성도가 클 수록 반응 속도가 빨라짐

 

-Intramoelcular 반응 가능( 탄소 5-6개일 때 ring form 형성가능)

 

 

SN1 reaction

 

-leavig group이 먼저 떨어지고 나서! nucleophile이 결합함.

 

-1차반응 reaction rate = k[alkyl halilde]

 

-racemic 형성가능( leaving group이 떨어진 후 nucleophile이 다가가기 때문에 두가지 방향에서 접근 가능!)

 

3차 alkylhalide를 선호함. leavig group이 떠났을 때, 안정한 탄소양이온이 만들어져야하기 때문

 

-leaving group이 산성도 클수록 반응 빨라짐.

 

 

E reaction

제거반응. nucleophile이 alkyl halide의 beta carbon에 결합된 수소와 halogen을 제거하는 반응

 

E2 reaction

 

- nucleophile이 alkyl halide의 beta 수소를 가져가고 이로 인해 leaving group이 떨어져나가 이중결합이 형성됨.

 

- 동시에 제거가 일어남.

 

-reaction rate = k[alkyl halide][nucleophile]

 

-regioselective ( 안정한 이중결합이 형성될 수 있도록 하는 수소를 가져감. 치환기 많아야 안정!)

 

-3차 alkyl halide 선호

 

E1 reaction

 

- leaving group이 먼저 떨어진 후에, nucleophile이 수소 가져감. 

 

-reaction rate = k[alkyl halide]

 

-3차 alkyl halide 선호

 

 

 

reaction이 일어날 때 SN2와 E2반응이 경쟁하고, SN1과 E1반응이 서로 경쟁함.

 

반응구별방법

 

1차 alkylhalide이면? ---> nucleophile이 음전하 띠면 SN2선호 ,E2도 일어남 SN1, E1은 일어나지 않음

2차 alkylhalide이면?-----> nucleophile이 음전하 띠면 E2 선호( 예외로 여러 특정 nucleophile에서는 SN2) 

3차 alkylhalide이면 ----> nucleophile이 음전하 띠면 E2 선호 (SN2일어나지 않음) 

                                  nucleophile이 중성이면 SN1선호 (E1도 가능)

                                    

 

- 반응물에 charge있으면 비극성 용매 선호

-반응물에 charge없으면 극성용매 선호