If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Pokud používáš webový filtr, ujisti se, že domény: *.kastatic.org and *.kasandbox.org jsou vyloučeny z filtrování.

Hlavní obsah

Mechanismus E1 reakcí: karbokationty a přesmyky

Porovnávání stability karbokationtů pomocí hyperkonjugace. Mechanismy přesmyků zahrnující přesun methylové skupiny či vodíku.  Tvůrce: Jay.

Chceš se zapojit do diskuze?

Zatím žádné příspěvky.
Umíš anglicky? Kliknutím zobrazíš diskuzi anglické verze Khan Academy.

Transkript

V tomto videu si ukážeme mechanismus následující E1 reakce. Začneme u alkylhalogenu nalevo a půjdeme k alkenu napravo. Prvním krokem je ztráta odstupující skupiny. Elektrony z této vazby přejdou na chlor a vytvoří chloridový anion. My víme, že chloridový anion je dobrá odstupující skupina. Odebíráme tuto vazbu z červeně označeného uhlíku a zde se vytvoří karbokation. Nakreslíme si uhlíkatý skelet, sem dáme methylové skupiny. Červený uhlík odpovídá tomuto uhlíku a je to sekundární karbokation. Má formální náboj +1 a je sekundární, protože je přímo navázán na dva další uhlíky. Máme sekundární karbokation. Při pohledu na něj zjistíte, že je tu možnost přesmyku. Mohli bychom vzít jednu z methylových skupin z růžového uhlíku napravo a přesunout ji na kladně nabitý karbokation. Došlo k methylovému přesmyku. Důvodem tohoto methylového přesmyku je tvorba stabilnějšího karbokationtu. Nyní je na tomto uhlíku pouze jedna methylová skupina. Na začátku je tu methylová skupina a my jsme právě k červenému uhlíku přesunuli methylovou skupinu. Zvýrazníme si červeně tenhle uhlík. Přesunuli jsme methylovou skupinu na karbokation, tak si to nakreslíme. Znamená to, že jsem vzali jednu vazbu tomuto uhlíku, takže teď je na něm kladný náboj. Formální náboj +1 na uhlíku, který jsem právě vyznačil modře. Tohle je terciární karbokation. Pojďme si zvýraznit tyto uhlíky. Tenhle uhlík ve světle modré je navázán na tři další uhlíky. Tenhle, tenhle a tenhle. Jde o terciární karbokation, o kterém víme, že je mnohem stabilnější než sekundární karbokation. Tento karbokation je dále stabilizován tím, že pracujeme v polárním protickém rozpouštědle. Tohle je velmi stabilní karbokation. Nyní máme dvě možné reakční cesty. Je tu voda, která by se mohla chovat jako nukleofil. Pokud by to nastalo, dostali bychom produkt substituce. Ale my víme, že potřebujeme produkt eliminace. Nalevo máme alken, takže voda bude fungovat jako báze a ukradne proton z jednoho z uhlíků v sousedství našeho karbokationtu, takže z jednoho z růžových uhlíků. Když se podíváme na náš produkt, vidíme, že se dvojná vazba vytvořila mezi těmito dvěma uhlíky. To znamená, že musíme vzít vodík z růžového uhlíku vpravo nahoře. Pojďme si ho zvýraznit- Potřebujeme sebrat proton tomuto uhlíku. Jeden si sem nakreslíme, protože víme, že je tu jeden vodík navázaný na tento uhlík. Voda se bude chovat jako slabá báze. Nakreslím si sem H₂O. Voda si vezme proton, konkrétně volný elektronový pár na kyslíku si vezme tento proton. Tyto elektrony se přesunou sem a vytvoří dvojnou vazbu. Tím dostaneme náš produkt. Pojďme si ty elektrony zvýraznit. Elektrony, které vytvořily dvojnou vazbu, jsou fialové. Tyto elektrony se přesunuly sem a vytvořily náš alken. Ukázali jsme si mechanismus této reakce. Podívejme se na další E1 reakci. Řekněme, že naším cílem bylo nakreslit všechny produkty této eliminace. Nalevo máme náš alkohol, který reaguje s kyselinou sírovou. Reakční směs navíc zahříváme. V předchozích videích jsme viděli, že v pokud máme alkohol, je prvním krokem přenos protonu. Alkohol funguje jako báze a kyselina sírová daruje proton. Nakreslíme sem H⁺. Nejdříve dojde k protonaci našeho alkoholu. Jeden z volných elektronových párů na kyslíku vezme tento proton, který pochází z kyseliny sírové. Nakreslíme si, co vznikne. Tady je náš uhlovodíkový řetězec. Na tomto uhlíku máme dvě methylové skupiny a kyslík má dvě vazby na vodíky. Pořád mu zůstává jeden volný elektronový pár, ale nyní má formální náboj +1. Růžové elektrony si vezmou proton od kyseliny sírové a vytvoří tuto vazbu. Důvodem toho, že u alkoholu se tento krok děje jako první, je vznik lepší odstupující skupiny pro E1 mechanismu. Voda je mnohem lepší odstupující skupina než hydroxidový anion. Dále se elektrony v této vazbě přesunou ke kyslíku a voda odstoupí. Když se to stane, tento červený uhlík přijde o jednu vazbu, a tím vzniká náš karbokation. Pokud sem nakreslím uhlovodíkový skelet, methylové skupiny jsou na tomto uhlíku. Červený uhlík je tento uhlík. Je to sekundární karbokation, jelikož je přímo navázán na dva další dva uhlíky. Ty jsem vyznačil růžově. Jde tedy o sekundární karbokation. Pojďme si k červenému uhlíku napsat formální náboj +1. Dále se zamyslíme nad možností přesmyku. Můžeme něco udělat, abychom vytvořili stabilnější karbokation? Stejně jako v předchozím příkladě by mohlo dojít k methylovému přesunu. Vytvoříme si na to trochu místa. Mohli bychom vzít tuto methylovou skupinu a přesunout ji na červený uhlík. Ukážeme si methylový přesun. Nyní je na tomto uhlíku pouze jedna methylová skupina, druhá se přesunula sem, na tento uhlík. Tohle je červený uhlík. Červený uhlík už tedy nemá +1 formální náboj. Kladný náboj se přesunul na růžový uhlík, který právě přišel o jednu vazbu. Nyní máme +1 kladný náboj na tomto uhlíku. Zvýrazníme si ho. Je to tedy tento růžový uhlík, který je terciárním karbokationtem. Víme, že terciární karbokation je stabilnější než sekundární. V dalším kroku E1 mechanismu přichází slabá báze a bere si proton. V tomto případě můžeme vzít proton z několika různých míst. Mohli bychom vzít proton z tohoto uhlíku. Přichází slabá báze a bere si tento proton. Tyto elektrony se přesunou sem. Tím se zbavíme formálního kladného náboje a vznikne alken jako konečný produkt. Nakreslíme si produkt sem. Dvojná vazba se vytvořila tady. Ještě dokreslíme zbytek. Tohle je jeden z možných produktů. Zvýrazníme si naše elektrony. Použiju tentokrát světle modrou. Elektrony v této vazbě se přesunuly sem a vytvořily alken. Co kdybychom ale vzali proton z jiného místa? Překreslíme si sem karbokation, aby v tom nebyl takový zmatek. Tohle je tedy náš karbokation. Růžový uhlík je tento, který má +1 formální náboj. Nakreslíme si to. Červený uhlík je tento. Co by se stalo, pokud bychom vzali proton z červeného uhlíku? Nakreslíme si sem proton. Přijde naše slabá báze a řekněme, že vezme tento proton. Tyto elektrony by se přesunuly sem a vytvořily naši dvojnou vazbu. Vytvořily by jiný alken. Produkt si nakreslíme. Tady je náš uhlovodíkový skelet. V tomto případě se dvojná vazba vytvoří mezi červeným a růžovým uhlíkem. Dvojná vazba se tedy vytvořila tady. Zvýrazníme si tyto elektrony světle modrou. Tyto elektrony se přesunuly sem, aby vytvořily dvojnou vazbu. Tato reakce má ještě jeden možný produkt. Vrátíme se k našemu sekundárnímu karbokationtu. Pokud nedojde k přesmyku, mohli bychom vzít tento proton ze sekundárního karbokationtu, čímž dostaneme náš produkt. Například tento červený uhlík. Díváme se na uhlík v sousedství, což je červený uhlík. Růžový uhlík nalevo nemá žádný proton, takže žádný nemůžeme vzít. Uhlík napravo od růžového vodíky má. Pokud sem vmáčknu vodík, může přijít báze a vzít si tento proton. Pokud se to stane, přesunou se elektrony sem, a tím vznikne náš poslední produkt. Nakreslíme si sem náš uhlovodíkový řetězec, dvojná vazba se vytvoří právě ... Vlastně si dvojnou vazbu trochu překreslíme, abychom dostali... Překreslíme si to celé. Myslel jsem, že budu mít víc místa. Načrtneme si náš uhlovodíkový skelet s dvojnou vazbou tady. Máme methylové skupiny, které jsou na tomto uhlíku. Elektrony ve světle modré se přesunuly sem a vytvořily naši dvojnou vazbu. Máme tedy naše tři produkty, tři produkty z této E1 reakce. Abychom přišli na to, který z nich bude hlavní produkt, musíme se podívat na stupeň substituce. Začneme u alkenu napravo. Dva uhlíky spojené dvojnou vazbou, jedna, dvě, tři, čtyři alkylové skupiny. Tohle je čtyřikrát substituovaný alken. To by to měl být náš hlavní produkt, jelikož je to nejstabilnější alken. Dále se podíváme na tenhle. Tady je uhlík a druhý přes dvojnou vazbu. Tentokrát máme pouze dvě alkylové skupiny. Je to tedy dvakrát substituovaný alken. Nakonec nalevo máme jednou substituovaný alken. Jsou tu dva uhlíky. Jedna alkylová skupina, čili jednou substituovaný alken. Tenhle produkt pochází ze sekundárního karbokationtu bez přesmyku a není to hlavní produkt. Pouze velmi malé procento produktů bude tento jednou substituovaný alken. Většinu našeho produktu bude tvořit dvakrát a čtyřikrát substituovaný alken. Čtyřikrát substituovaný produkt bude převládat, jelikož je z nich nejstabilnější.