Конкурентність реакцій нуклеофільного заміщення та елімінування

Обидва типи реакцій здійснюються з одними і тими ж субтсратами під дією однакових реагентів, тому існує конкурентність нуклеофільного заміщення та елімінування.

У біомолекулярних реакціях (S_N2 і Е2) приоритетний вплив на напрямок реакції виявляють нуклеофільність і основність реагента:

S_N2  

X ------------- --C—C + X^—

   

--C—C-- ------------------------ H Nu

 E2

H ------------ C==C + BH + X^—

B: Nu

Оскільки сила нуклеофіла і основи не співпадають, то можна досягти переважного протікання чи елімінування при використанні сильних основ, чи нуклеофільного заміщення, якщо застосовувати сильні нуклеофіли, наприклад:

+ С₆Н₅—S^-Na⁺(S_N2)

---------------------------- CH₃-CH₂S-C₆H₅ + NaBr

Етилфенілсульфід

CH₂—CH₂ -------

  С₂H₅O^-Na⁺ (E2)

H Br ---------------------------- CH₂==CH₂ + NaBr + H₂O

Брометан Етилен

При використанні одного і того ж реагента переважний напрямок реакції визначається будовою галогенопохідного субстрата , як це видно на прикладі первинного, вторинного і третинного алкілбромідів:

55⁰C

CH₃—CH₂—Br + C₂H₅ONa --------------- C₂H₅—O—C₂H₅ + CH₂==CH₂ + NaBr

Етилбромід Етанолят С₂Н₅ОН Диетиловий Етилен

натрію етер (90%) (10%)

55⁰C

CH₃—CH—СН₃ + C₂H₅ONa --------------- CH₃—СН—О—C₂H₅ + CH₃--СН==CH₂ + NaBr

 С₂Н₅ОН 

Br CH₃

Ізопропілбромід Етилізопропіловий Пропен (80%)

етер (20%)

CH₃ CH₃

 55⁰C 

CH₃—C—СН₃ + C₂H₅ONa --------------- CH₃—С==CH₂ + NaBr + С₂Н₅ОН

 С₂Н₅ОН

Br

Третбутилбромід 2-Метилпропен

(100%)

У мономолекулярних реакціяхконкуренція нуклеофільного заміщенняS_N1 та елімінування Е1 визначається тим, що в обох механізмах лімітуючою є стадія дисоціації галогенопохідного субстрата по звязку С-Hal, тому, як і у випадку мономолекулярних реакцій, утворюється суміш продуктів. Переважний напрямок реакції зумовлюється будовою субстрата: чим більше він розгалужений і чим обємніші замісники знаходяться біля- і-атомів Карбону, тим імовірніше протікання реакції елімінування.

При підсумку всіх відомостей випливають такі корисні узагальнення.

 У більш полярних розчинниках переважно протікають реакції заміщення, а в менш полярних – елімінування. Наприклад, у водному розчині лугу (NaOH, H₂O) проходить, в основному, реакціяS_N , а в спиртовому розчині лугу (NaOH, C₂H₅OH) – елімінування Е.

 Сильніші основи напрямлюють реакцію у бік елімінування, а сильніші нуклеофіли – у бік заміщення.

ІІІ Окисно-відновні реакції

Галогеновуглеводні стійкі до дії окисників, тому їх окиснення не проходить у доступних умовах.

Відновлення може відбуватися при каталітичному гідруванні (на платині чи паладії) або воднем у момент його виділення:

R—Cl+2H-----------R—H+HCl

Галогенопохідне Алкан

Деякі галогеновуглеводні піддаються відновленню йодоводнем:

R—I+HI--------R—H+I₂.