Hlavní obsah
Kurz: Organická chemie > Kapitola 5
Lekce 6: E1 a E2 reakce- Mechanismus E1 reakcí: Kinetika a vliv výchozí látky
- E1 eliminace: regioselektivita
- Mechanismus E1 reakcí: stereoselektivita
- Mechanismus E1 reakcí: karbokationty a přesmyky
- Mechanismus E2 reakcí: Kinetika a vliv výchozí látky
- E2 eliminace: regioselektivita
- E2 eliminace: Stereoselektivita
- E2 eliminace: Stereospecificita
- E2 eliminace: Substituované cyklohexany
- Regioselektivita, stereoselektivita a stereospecificita
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.
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.