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6.16 : E2 反応: 反応速度論とメカニズム

ハロゲン化アルキルの SN2 置換と E2 脱離は、協調的な経路を介して進行します。 求核試薬は SN2 反応でアルファ炭素を攻撃しますが、E2 メカニズムでは強塩基として機能し、ベータ水素を引き抜きます。 E2 脱離反応における律速遷移状態は、部分的に切断された炭素-水素結合および炭素-ハロゲン結合と、アルファ炭素とベータ炭素の間に部分的に形成されたパイ結合によって特徴付けられます。 ベータ水素とハロゲン化物が同時に除去され、共役酸とハロゲン化物とともにアルケンが生成します。

E2 反応は二分子反応であり、二次反応速度論に従い、反応速度はハロゲン化アルキルと塩基の濃度に依存します。 この協調的なメカニズムは、C-H 結合と比較して C-D 結合を切断するのに必要なエネルギーがより高いことに基づいた重水素同位体の研究によってさらに確認されています。 したがって、律速段階で移動する水素 (ベータ水素) が重水素で置換されると、一次速度論的重水素同位体効果が観察されます。

さまざまな脱ハロゲン化水素反応の研究により、水素化された基質の速度定数 (kH) が重水素化された基質の速度定数 (kD) よりも 2.5 ~ 8 倍高いことが明らかになり、律速段階には炭素 - 水素結合の切断が含まれることが確認されています。 遷移状態。

E2 メカニズムは、塩基の強度、基質と脱離基の性質、および溶媒の種類によって影響されます。 塩基は E2 速度式に現れるため、反応速度は塩基の強さとともに増加します。 水酸化物、アルコキシド、アミドアニオンなどの強塩基は、E2 反応を促進します。

炭素間二重結合の安定性は置換により高まるため、より多く置換された第三級ハロアルカンは第一級および第二級ハロアルカンよりも速く E2 脱離を受けます。 理想的には、優れた脱離基は弱い共役塩基です。 ヨウ化物基は、ハロゲン化物の中で最も塩基性が低く、最も優れた脱離基です。

塩基は、極性プロトン性溶媒 (水など) 中で強い水素結合を介して溶媒和される可能性があり、その効果が低下します。 したがって、塩基が弱くしか溶媒和しない極性非プロトン性溶媒 (アセトンなど) は E2 反応に有利です。

タグ

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