7.5.1 S_N2-reaktio

S_N2-reaktio (bimolekulaarinen nukleofiilinen substituutio) tapahtuu yksivaiheisesti. Nukleofiili (Nu:^-) hyökkää alkyylihalidiin halogeenin (lähtevän ryhmän) vastakkaiselta puolelta. Syntyy välimuotorakenne, jossa nukleofiili ja halogeeni osittain sitoutuvat hiiliatomiin. Kun halidi (:X^-) irtoaa, syntyy samalla C-Nu sidos.

Esimerkiksi hydroksidi-ioni (HO:^-, nukleofiili) reagoi bromietaanin kanssa, jolloin syntyy etanolia:

S_N2-reaktio on bimolekulaarinen, koska molemmat lähtöaineet: alkyylihalidi ja nukleofiili muodostavat yhdessä välimuoto-rakenteen. Jos jomman kumman lähtöaineen konsentraatiota kaksinkertaistetaan, reaktionopeus myös kaksinkertaistuu.

S_N2-reaktion stereokemia

Koska S_N2-reaktiossa nukleofiili hyökkää lähtevän ryhmän vastakkaiselta puolelta, siitä seuraa, että kiraalisen yhdisteen stereokemia muuttuu.  (R)-2-bromibutaanin reaktiossa hydroksidi-ionin (OH^-) kanssa syntyy (S)-2-butanolia.

S_N2-reaktion steerinen efekti

S_N2-reaktion mukainen nukleofiilinen hyökkäys tapahtuu parhaiten metyyli- ja primäärisiin halideihin mutta huonosti tertiääriseen halidiin johtuen substituenttien aiheuttamasta steerisestä esteestä.

Katso myös linkit: Nucleophilic Substitution Reactions, S_N2-animation1, S_N2-animation2, S_N2-animation3

Lähtevät ryhmät S_N2-reaktiossa

Parhaita lähteviä ryhmiä S_N2-reaktiossa ovat heikot emäkset kuten halogeenit (I^–, Br^–, Cl^–) paitsi fluori, joka ei yleensä korvaudu nukleofiilin vaikutuksesta. Myöskin asetaatti- (CH₂CO₂^–), hydroksi- (OH^–), alkoksi- (RO^-) ja amidi-ionit (NH₂^–) ovat huonoja lähteviä ryhmiä.

I^–  >  Br^–  >  Cl^–  >  F–  >  HO–, NH₃–, RO–

Tehtävä 1. Mikä tuote syntyy (S)-2-jodioktaanin reagoidessa S_N2-mekanismilla natriumsyanidin, NaCN kanssa?

Tehtävä 2. Kumpi reagoi nopeammin hydroksidi-ionin (OH^–) kanssa S_N2-reaktiossa, 1-bromipentaani vai 2-bromipentaani?

Ratkaisut