E2 eliminace: Stereospecificita

E2 reakce je stereospecifická reakce. Stereochemie reaktantu určuje stereochemii produktu. Je to dáno E2 mechanismem. Předpokládám, že E2 mechanismus již znáte a také že rozumíte Newmanově projekci a cik-cak projekci. Uhlík navázaný na brom budeme nazývat alfa uhlíkem. Uhlík navázaný na alfa uhlík bude beta uhlík. Víme, že při E2 mechanismu budeme odebírat tento beta proton. Silná zásada si přitáhne tento beta proton. Podívejme se dolů na vazbu mezi uhlíky alfa a beta. Díváme se dolů na tuto vazbu jako v Newmanově projekci. Pokud bychom si představili, že se na naši vazbu díváme odtud, tak uvidíme methylovou skupinu, která bude nahoře napravo. Tady je Newmanova projekce. Tady je methylová skupina. Vodík je vlevo nahoře. Toto je náš bílý vodík. Fenylová skupina, která je v podstatě jen benzenový kruh, bude v Newmanově projekci dole. Podívejme se na zadní uhlík, je to alfa uhlík. Na něj je navázaný brom, který je natočený doprava dolů. K alfa uhlíku je také navázaný tento vodík, který je natočený doleva dolů. Druhá fenylová skupina je v této Newmanově projekci natočená přímo nahoru. Víme, že E2 mechanismus vyžaduje antiperiplanární postavení vodíku a bromu. V tomto případě tomu tak již je. Bílý vodík je v antiperiplanárním uspořádání vůči bromu. Vše je připraveno na to, aby proběhl E2 mechanismus. Napravo je stejná molekula, jen jsem ji pootočil doprava. Fialová čára je tato čára. Tohle je zmiňovaný bílý vodík. To znamená, že methylová skupina je tady tato žlutá. Fenylová skupina směřuje doleva dolů. To byly skupiny navázané na přední uhlík. V případě skupin navázaných na zadní uhlík, brom směřuje dolů. Fenylová skupina směřuje doprava nahoru. Vodík je tady ten žlutý. Je to tedy stejná Newmanova projekce jen trochu poootočená, abychom lépe viděli antiperiplanární postavení vodíku a bromu. Z této Newmanovy projekce již můžeme nakreslit produkt reakce. V E2 mechanismu si silná zásada přitáhne beta proton. Tyto elektrony se přesunou, aby vytvořily dvojnou vazbu. Zároveň se tyto elektrony přesunou na brom, aby vytvořily bromidový anion. Nakreslím produkt této reakce. Z této Newmanovy projekce vidíme, že fenylová a methylová skupina jsou na stejné straně vzniklé dvojné vazby. Nakreslím sem dvojnou vazbu. Fenylová skupina a methylová skupina jsou na stejné straně dvojné vazby. Na druhé straně dvojné vazby je vodík a tato fenylová skupina. Nakreslím je sem. Na zadním uhlíku bude vodík a na předním uhlíku fenylová skupina. Tohle je produkt této reakce. V této Newmanově projekci je to trochu těžší vidět. Tady je cik-cak projekce, která nabízí trochu jiný pohled, a může být snazší v ní produkt vidět. Znovu vše zvýrazním. Tohle je alfa uhlík. Tohle je beta uhlík. Silná zásada si přitáhne tento beta proton. Tyto elektrony se posunou sem, aby vytvořily dvojnou vazbu. Tyto elektrony se posunou na brom. Fenylová a methylová skupina budou na stejné straně dvojné vazby. Na druhé straně bude fenylová skupina a vodík. Fenylové skupiny jsou na opačných stranách dvojné vazby. Tohle je E alken. Podívejme se na to na videu. Vznik alkenu bude snazší pochopit, když si to ukážeme na modelu. Podívejme se na náš haloalkyl. Fialově jsou zobrazeny fenylové skupiny, červeně brom. Na tento uhlík je navázána methylová skupina, která směřuje k nám, a vodík, který směřuje od nás. Díváme se dolů na tuto vazbu mezi uhlíky alfa a beta. Používám opět pružné vazby, abych mechanismus E2 mohl lépe znázornit. Sledujme tuto vazbu dole a podívejme se na Newmanovu projekci. Tady je Newmanova projekce. Beta vodík je již v antiperiplanární pozici vzhledem k bromu. Pokud molekulu trochu otočím, tak máme stále Newmanovu projekci. Trochu ji pootočím na stranu, abychom ji viděli jako v cik-cak projekci. Silná zásada se přiblíží k halogenalkenu a přitáhne si tento proton. Představme si, že se proton oddělí. Představme si, že se tento brom odpojí. Vytvoří se dvojná vazba. Všimněte si, že fenylové skupiny jsou na opačných stranách dvojné vazby. Podívejme se na další E2 reakci. Všimněte si, jak se podobá té předchozí. Jediný rozdíl je stereochemie na tomto uhlíku. Vodík je natočený směrem k nám. Methylová skupina směřuje od nás. Podívejme se, jak změna stereochemie reaktantu změní stereochemii produktu. Podívejme se znovU dolů na uhlíkovou vazbu. Tohle je alfa uhlík. Tohle je beta uhlík. Díváme se dolů jako v předchozím případě. Jak bude vypadat Newmanova projekce? Vodík, označím ho bíle, bude v Newmanově projekci vpravo nahoře. Methylová skupina bude vlevo nahoře. Fenylová skupina bude dole. To jsou skupiny navázané na přední uhlík. Na zadním uhlíku je brom natočený doprava dolů. Vodík na alfa uhlíku směřuje doleva dolů. Fenylová skupina směřuje přímo nahoru. Všimněte si, že beta vodík není v antiperiplanární pozici vůči bromu. Budeme tedy molekulu otáčet kolem jednoduché vazby mezi uhlíky. Předtím se ještě podíváme na Newmanovu projekci napravo. Nakreslím čáru, která jde skrz methylovou skupinu a brom. Lépe si tak představíme, že tady je ta samá methylová skupina a tady brom. Tohle je ta samá Newmanova projekce, jen trochu pootočená doprava. Vše teď zvýrazním. Tohle je vodík označený bíle. Tady je fenylová skupina. Na zadním uhlíku je vodík, který je zobrazen žlutě. A fenylová skupina je zde. Fenylové skupiny jsou v protilehlém postavení. Podívejme se na video, kde budeme otáčet molekulu kolem této jednoduché vazby, abychom měli beta proton v antiperiplanárním postavení k bromu. Podívejme se na stereochemii na tomto uhlíku. Vodík směřuje k nám a methylová skupina od nás. Díváme se dolů na vazbu mezi uhlíky. Vidíme to jako v Newmanově projekci. Beta vodík není v antiperiplanární pozici vůči bromu. Trochu to pootočím a pak budu otáčet kolem jednoduché vazby, abychom měli molekulu ve správné konformaci. Nyní je beta proton v antiperiplanárním postavení k bromu. Fenylové skupiny jsou nyní navzájem v synklinálním uspořádání. Ještě to trochu pootočím, abychom získali cik-cak projekci. Představme si, že se oddělí tento beta proton. Představme si, že se oddělí i brom. Výsledný produkt má dvě fenylové skupiny na stejné straně dvojné vazby. Snad je teď jasnější, jak určit, jaký vznikne produkt. Pokud nemáte k dispozici model, zkuste si to nakreslit. Tato fialová čára je v Newmanově projekci tady. Když si uvědomíte, že proton není v antiperiplanární pozici, budete to muset otočit. Představuji si to tak, že otáčím přední uhlík. Vezmu tento vodík a přesunu ho sem nahoru. Tím se methylová skupina posune sem. A fenyl se posune sem. Bílý vodík bude ve vertikální pozici. Methylová skupina je vlevo dole. Fenylová skupina je vpravo. Není tedy potřeba mít model. Vodík je v antiperiplanárním postavení vůči bromu. Z této Newmanovy projekce je již snadné nakreslit produkt. Zásada odebere beta proton, tyto elektrony se posunou sem a tyto elektrony přejdou na brom. Fenylové skupiny budou na stejné straně dvojné vazby. V tomto zobrazení jsou v synklinální pozici. Pokud zakreslím dvojnou vazbu, tak na zadním uhlíku je fenyl. Na předním uhlíku je fenyl. Na druhé straně dvojné vazby jsou následující skupiny. Na zadním uhlíku je vodík. Na předním uhlíku je methyl. Methylová skupina je na předním uhlíku. Vodík je na zadním uhlíku. Pokud máte raději cic-cak projekci, tak zde si zásada přitáhne beta proton. Tyto elektrony se posunou a vytvoří dvojnou vazbu. Tyto elektrony přejdou na brom. Fenylové skupiny jsou na stejné straně dvojné vazby. Methylová skupina a vodík jsou také na stejné straně dvojné vazby. Všimněte si, že tohle je Z alken. Tento produkt má rozdílnou stereochemii oproti produktu z první reakce. Tato reakce bude probíhat mnohem pomaleji než předchozí reakce. Je to kvůli těmto fenylovým skupinám. Tato konformace, kdy je brom a vodík v antiperiplanárním uspořádání, rozhodně nepatří mezi nejvíce stabilní konformace. Objemné fenylové skupiny jsou navzájem v synklinálním postavení. To znamená, že reakce bude probíhat pomaleji než v prvním případě. Aby reakce proběhla, reaktant musí být v této konformaci, a ta není zrovna stabilní. Vraťme se k první reakci. Proton je v antiperiplanární pozici k bromu. Fenylové skupiny jsou v protilehlé pozici. Jsou relativně daleko od sebe. Tohle je stabilní konformace. Z toho důvodu proběhne tato reakce mnohem rychleji než druhá reakce. Shrňme si, co víme o těchto dvou reakcích. Stereochemie molekuly nalevo je taková, že na uhlíku je methylová skupina natočená směrem od nás a vodík směrem od nás. Produktem je E alken. Fenylové skupiny jsou na opačných stranách dvojné vazby. Když změníme stereochemii, aby vodík směřoval k nám a methylová skupina od nás, tak vznikne rozdílný produkt. Vznikne Z alken s dvěma fenylovými skupinami na stejné straně vazby. To nám ukazuje stereospecifitu reakce. V E2 mechanismu určuje stereochemie reaktantu stereochemii produktu.