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6.18 : E1 反応: 反応速度論とメカニズム

ここでは、E2 反応機構とは対照的に、脱離基の律速損失と弱塩基によるベータ水素の引き抜きという 2 つのステップを持つ E1 反応機構の側面を詳しく掘り下げます。 通常、E1 メカニズムの実験的証明は、速度論的研究または同位体研究によって行われます。 前者は一次反応速度論、つまり反応が基質濃度のみに依存することを示していますが、後者は第 2 段階でのみ水素が引き抜かれることを示しています。

E1 反応に影響を与える要因:

E1 脱離反応に影響を与える 3 つの重要な要素は、(a) カルボカチオンの安定性、(b) 脱離基の性質、および (c) 溶媒の種類です。 これに関連して、カルボカチオンの安定化につながる超共役のメカニズムが実証されます。 これは、カルボカチオンが形成される律速段階の鍵となり、置換ハロゲン化アルキルの反応速度に影響します。 興味深い帰結は、一級カルボカチオンの 1,2-ヒドリド シフトにより二級カルボカチオンが形成されること、または 1,2-アルキル シフトによりより安定な三級カルボカチオンが得られることです。 その後、炭素 - ハロゲン結合の切断が律速段階となるため、E1 反応は主に、弱い共役塩基として脱離するハロゲン化物基の性質によって影響を受けます。 最後に、プロトン性溶媒の極性は、律速段階で中間体のカルボカチオン/ハロゲン化物の安定化に重要な役割を果たすため、解明されます。

第三ハロゲン化物: SN1 対 E1

この段階では、SN1 反応と E1 反応を比較することが重要です。これらの反応はどちらも共通の中間体の形成を介して進行し、その結果、反応性に影響を与える要因に同様に反応するからです。 通常、生成物の形成が SN1 経路で進むか E1 経路で進むかに影響を与えることは困難です。どちらの場合でも、カルボカチオンから起こる活性化の自由エネルギーは非常に小さいからです。 温度が低い場合、SN1 は E1 に比べて単分子反応に有利なことがよくあります。 ただし、一般に、第 3 級ハロゲン化物はすぐに脱離してしまうため、合成経路では置換反応は好まれません。 反応条件の温度が上昇すると、メカニズムが代わりに E1 を優先するように変化します。 暗黙のルールとして、このような三次基質からの脱離生成物が必要な場合、競合する E1 対 SN1 機構に対して E2 機構を促進するために強塩基が使用されます。

タグ

E1 ReactionKineticsMechanismLeaving GroupBeta HydrogenWeak BaseKinetic StudiesIsotope StudiesCarbocation StabilityLeaving Group NatureSolvent TypeHyperconjugationRate limiting StepSubstituted Alkyl Halides12 hydride ShiftPrimary CarbocationSecondary Carbocation12 alkyl ShiftTertiary CarbocationCarbon halogen Bond BreakingProtic Solvents

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