E2 eliminace: regioselektivita

Podívejme se na regioselektivitu mechanismu E2. Projdeme si mechanismus, nakreslíme produkty a pak si řekneme, jak se v této reakci projevuje regioselektivita. Nalevo je alkyl halid. Zde je silná zásada, ethoxid sodný. Sodík má kladný a ethoxid záporný náboj. NaOEt je silná zásada, takže se jedná o E2 mechanismus. Uhlík přímo navázaný na brom je alfa uhlík. Uhlíky přímo navázané k alfa uhlíku jsou beta uhlíky. Tento uhlík bude beta jedna, tento beta dva a tento beta tři. Ethoxid sodný je silná zásada. Vezme si proton od jednoho z našich beta uhlíků. Nejprve se podíváme, co se stane, když si vezme proton z uhlíku beta jedna. Nakreslím proton na uhlík beta jedna. Ethoxid je silná zásada. Nakreslím do ethoxidového aniontu formální záporný náboj na kyslík. Etoxidový anion si přitáhne proton. Tyto elektrony se posunou sem a vytvoří dvojnou vazbu. Zároveň se tyto elektrony posunou na brom. Nakreslíme si produkty. Když odebereme proton z uhlíku beta jedna, tak to bude vypadat takhle. Ukažme si elektrony. Tyto elektrony znázorněné fialovou se přesunuly sem, aby vytvořily dvojnou vazbu. Stejný produkt získáme pokud odebereme proton z uhlíku beta dva. Odebrali jsme proton z uhlíku beta jedna. Pokud odebereme proton z uhlíku beta dva, získáme ten samý alken. Podívejme se na uhlík beta tři. Odebereme proton z uhlíku beta tři. Podíváme se na to tady. Tady je náš proton a tady ethoxidový anion. Volný pár elektronů dám na kyslík. Ethoxidový anion má formální náboj minus jedna. Vezmeme tento proton a tyto elektrony se posunou sem. Elektrony se přesunou na odcházející skupinu a vytvoří bromidový anion. Pokud odebereme proton z uhlíku beta tři, tak se vytvoří tento alken s touto dvojnou vazbou. Elektrony zobrazené fialově se posunuly sem, aby vytvořily dvojnou vazbu. Tohle jsou dva produkty této reakce. Isomer napravo je hlavní produkt. Isomer nalevo je vedlejší produkt. Bavíme se o regiochemii. Zajímá nás část molekuly, na které se vytvoří dvojná vazba. Tato reakce je regioselektivní, protože jeden z produktů je preferován. Teď si řekneme proč. Hlavní produkt, který je napravo, je alken, který je více stabilní. Je vícekrát substituován. Podívejme se na uhlíky navázané na uhlíky dvojné vazby. Tady jsou tři alkylové skupiny. Tohle je třikrát substituovaný alken. Podívejme se vedlejší produkt nalevo. Na uhlíky dvojné vazby jsou navázány jen dvě alkylové skupiny. Je dvakrát substituovaný. Z předchozích videí víme, že čím je alken substituovanější, tím je stabilnější. Tento hlavní produkt nazýváme Zajcevovým produktem. Zajcevův produkt je hlavní produkt, který je vícekrát substituovaný. Hlavní produkt je ten stabilnější. Proto je tato reakce je regioselektivní. Při použití ethoxidu sodného je hlavním produktem alken, který je více stabilní. Teď se podíváme na tuto reakci při použití jiné zásady. Reaktant zůstane stejný a produkty také. Zásadou ale bude terc-butoxid draselný. Na draslíku je kladný náboj. Na kyslíku je záporný náboj. Terc-butoxid draselný je stericky bráněná báze. Použiji předchozí nákres, jen změním ethoxid sodný na terc-butoxid draselný. Terc-butoxidový anion vystupuje jako zásada. Když si vezme proton z uhlíku beta jedna nebo beta dva, vznikne dvojnásobně substituovaný alken. Pokud si přitáhne proton z uhlíku beta tři, vznikne třikrát substituovaný alken. V tomto případě je disubstituovaný alken hlavním produktem. Trojnásobně substituovaný alken je vedlejší produkt. Dá se to vysvětlit tím, že terc-butoxid draselný je stericky bráněná báze. Nalevo jsou objemné methylové skupiny. Pokud vezmeme proton z uhlíku beta jedna nebo beta dva, tak objemné methylové skupiny jsou relativně daleko od reaktantu. Zásada si snadno přitáhne jeden z těchto protonů. Ale napravo na pozici uhlíku beta tři se více projevuje sterické bránění. Sterické bránění brání zásadě, aby si snadno přitáhla proton. To je důvod, proč při použití stericky bráněné báze jako je terc-butoxid draselný je trojnásobně substituovaný produkt vedlejším produktem. V tomto případě je hlavním produktem méně substituovaný alkan. Tento hlavní produkt nazýváme Hofmannovým produktem. Tohle je hlavní produkt, pokud použijeme stericky bráněnou bázi. Je třeba dávat pozor, jakou bázi používáme u E2 mechanismu. Při použití silné stericky nebráněné báze, jakou je například ethoxid sodný, je hlavní produkt Zajcevův produkt, tedy více substituovaný produkt. Při použití silné stericky bráněné báze, jakou je například terc-butoxid draselný, je hlavním produktem Hofmannův produkt, tedy méně substituovaný produkt.