عيسى العنزي
06-21-2021, 03:30 PM
هناك العديد من التفاعلات الشائعة في الكيمياء العضوية مثل تفاعلات الإحلال أو الاستبدال ” Substitution ” و الإضافة ” Addition ” و الحذف ” Elimination ” ، وهناك أربعة ردود فعل أساسية هي E1 و E2 و SN1 و SN2 .
الفرق بين تفاعلات sn1 و sn2
هناك مجموعة من العوامل المختلفة التي تؤثر على ردود الفعل S N 1 و S N 2 ، وهذا تلخيص العوامل المختلفة الكامنة وراء كل من هذين التفاعلين .
من حيث الآلية
تفاعل S N 2 متضافر ، أي أن S N 2 يحدث في خطوة واحدة ، ويشارك كل من النيوكليوفيل والمادة المتفاعلة في خطوة تحديد المعدل ، وبالتالي فإن المعدل يعتمد على تركيز المادة المتفاعلة والنيوكليوفيل ، ويستمر رد فعل S N 1 تدريجياً ، حيث تترك المجموعة المغادرة أولاً ، وتتشكل الكربنة التي تتعرض للهجوم من قبل النيوكليوفيل .
العامل الرئيسي الذي يمكن أن يمنع حدوث هذا التفاعل
في رد فعل S N 2 ، الحاجز الكبير هو steric hindrance ، نظرًا لأن S N 2 يتواصل من خلال هجوم مؤخر ، فلن يستمر رد الفعل إلا إذا كان المدار الفارغ متاحًا ، وكلما زاد عدد المجموعات الموجودة بالقرب من المجموعة المغادرة ، كلما كان رد الفعل أبطأ .
في رد الفعل S N 1 ، فإن الحاجز الكبير هو استقرار carbocation ، نظرًا لأن الخطوة الأولى من تفاعل S N 1 هي فقدان مجموعة مغادرة لإعطاء carbocation ، فإن معدل رد الفعل سيكون متناسباً مع استقرار الكربنة ، ويزداد ثبات الكربوهيدرات مع زيادة إحلال الكربون .
بالنسبة إلى S N 2 ، نظرًا لأن steric hindrance يزيد مع انتقالنا من المرحلة الأولى إلى المرحلة الثانوية إلى المرحلة الثالثة ، فإن معدل رد فعل العائدات من المرحلة الابتدائية (الأسرع)> الثانوية >> (الأبطأ) .
بالنسبة إلى S N 1 ، نظرًا لأن ثبات الكربوهيدرات يزداد مع انتقالنا من المرحلة الأولى إلى المرحلة الثانوية إلى المرحلة الثالثة ، فإن معدل رد الفعل بالنسبة لـ S N 1 ينتقل من المرحلة الابتدائية (الأبطأ) << الثانوية <المستوى العالي (الأسرع) .
تذكر أن تفاعلات S N 1 و S N 2 تحدث فقط لهاليدات الألكيل (والمركبات ذات الصلة مثل الأسيلات والميزيلات) ، إذا كانت المجموعة المغادرة متصلة مباشرة بألكين ، فلن يحدث S N 1 أو S N 2!
النواة
تميل S N 2 إلى المضي قدماً في استخدام أنوية قوية ؛ يعني هذا النيوكليوفيلات سالبة الشحنة مثل CH 3 O (-) و CN (-) و RS (-) و N 3 (-) و HO (-) وغيرها .
تميل S N 1 إلى المضي قدمًا في مركبات النيوكليوفونات الضعيفة – وهي مركبات محايدة عمومًا مثل المذيبات مثل CH 3 OH و H 2 O و CH 3 CH 2 OH وما إلى ذلك .
المذيب
يُفضل تفاعل S N 2 عن طريق المذيبات القطبية – وهي مذيبات مثل الأسيتون ، أو DMSO ، أو الأسيتونيتريل ، أو DMF والتي تعتبر قطبية بما فيه الكفاية لحل المادة المتفاعلة والنيوكليوفيل ، ولكن لا تشارك في ارتباط الهيدروجين مع النيكلوفيل .
يميل تفاعل S N 1 إلى المضي قدماً في المذيبات البروتينية القطبية مثل الماء والكحول والأحماض الكربوكسيلية ، وتميل إلى أن تكون النيوكليوفيل لهذه التفاعلات أيضًا .
عودة إلى القطط
إذن هل قصة القطط والكرسي المريح أصبحت منطقية الآن؟
في S N 2 ، تشكل النيوكليوفيل (Cat # 1) رابطة المادة المتفاعلة (الكرسي المريح) والذي تتركه المجموعة المغادرة (Cat # 2) .
في S N 1 ، تترك المجموعة المغادرة (Cat # 2) الركيزة (كرسي مريح) ، ثم تشكل النواة (Cat # 1) رابطة
الفرق بين تفاعلات sn1 و sn2
هناك مجموعة من العوامل المختلفة التي تؤثر على ردود الفعل S N 1 و S N 2 ، وهذا تلخيص العوامل المختلفة الكامنة وراء كل من هذين التفاعلين .
من حيث الآلية
تفاعل S N 2 متضافر ، أي أن S N 2 يحدث في خطوة واحدة ، ويشارك كل من النيوكليوفيل والمادة المتفاعلة في خطوة تحديد المعدل ، وبالتالي فإن المعدل يعتمد على تركيز المادة المتفاعلة والنيوكليوفيل ، ويستمر رد فعل S N 1 تدريجياً ، حيث تترك المجموعة المغادرة أولاً ، وتتشكل الكربنة التي تتعرض للهجوم من قبل النيوكليوفيل .
العامل الرئيسي الذي يمكن أن يمنع حدوث هذا التفاعل
في رد فعل S N 2 ، الحاجز الكبير هو steric hindrance ، نظرًا لأن S N 2 يتواصل من خلال هجوم مؤخر ، فلن يستمر رد الفعل إلا إذا كان المدار الفارغ متاحًا ، وكلما زاد عدد المجموعات الموجودة بالقرب من المجموعة المغادرة ، كلما كان رد الفعل أبطأ .
في رد الفعل S N 1 ، فإن الحاجز الكبير هو استقرار carbocation ، نظرًا لأن الخطوة الأولى من تفاعل S N 1 هي فقدان مجموعة مغادرة لإعطاء carbocation ، فإن معدل رد الفعل سيكون متناسباً مع استقرار الكربنة ، ويزداد ثبات الكربوهيدرات مع زيادة إحلال الكربون .
بالنسبة إلى S N 2 ، نظرًا لأن steric hindrance يزيد مع انتقالنا من المرحلة الأولى إلى المرحلة الثانوية إلى المرحلة الثالثة ، فإن معدل رد فعل العائدات من المرحلة الابتدائية (الأسرع)> الثانوية >> (الأبطأ) .
بالنسبة إلى S N 1 ، نظرًا لأن ثبات الكربوهيدرات يزداد مع انتقالنا من المرحلة الأولى إلى المرحلة الثانوية إلى المرحلة الثالثة ، فإن معدل رد الفعل بالنسبة لـ S N 1 ينتقل من المرحلة الابتدائية (الأبطأ) << الثانوية <المستوى العالي (الأسرع) .
تذكر أن تفاعلات S N 1 و S N 2 تحدث فقط لهاليدات الألكيل (والمركبات ذات الصلة مثل الأسيلات والميزيلات) ، إذا كانت المجموعة المغادرة متصلة مباشرة بألكين ، فلن يحدث S N 1 أو S N 2!
النواة
تميل S N 2 إلى المضي قدماً في استخدام أنوية قوية ؛ يعني هذا النيوكليوفيلات سالبة الشحنة مثل CH 3 O (-) و CN (-) و RS (-) و N 3 (-) و HO (-) وغيرها .
تميل S N 1 إلى المضي قدمًا في مركبات النيوكليوفونات الضعيفة – وهي مركبات محايدة عمومًا مثل المذيبات مثل CH 3 OH و H 2 O و CH 3 CH 2 OH وما إلى ذلك .
المذيب
يُفضل تفاعل S N 2 عن طريق المذيبات القطبية – وهي مذيبات مثل الأسيتون ، أو DMSO ، أو الأسيتونيتريل ، أو DMF والتي تعتبر قطبية بما فيه الكفاية لحل المادة المتفاعلة والنيوكليوفيل ، ولكن لا تشارك في ارتباط الهيدروجين مع النيكلوفيل .
يميل تفاعل S N 1 إلى المضي قدماً في المذيبات البروتينية القطبية مثل الماء والكحول والأحماض الكربوكسيلية ، وتميل إلى أن تكون النيوكليوفيل لهذه التفاعلات أيضًا .
عودة إلى القطط
إذن هل قصة القطط والكرسي المريح أصبحت منطقية الآن؟
في S N 2 ، تشكل النيوكليوفيل (Cat # 1) رابطة المادة المتفاعلة (الكرسي المريح) والذي تتركه المجموعة المغادرة (Cat # 2) .
في S N 1 ، تترك المجموعة المغادرة (Cat # 2) الركيزة (كرسي مريح) ، ثم تشكل النواة (Cat # 1) رابطة