Е1 елиминиране: региоселективност

Отляво имаме третичен алкохол. Въглеродът, който е свързан с ОН-групата, е алфа-въглерод. Той е свързан директно с три други въглеродни атоми, ето защо той е третичен. Този въглерод ще наречем бета 1. Нека това да е бета 2-въглеродът. И накрая това ще е бета 3-въглеродът. Ако смесим третичен алкохол и сярна киселина и загреем реакционната смес, то ще имаме механизъм Е1, и сега ще говорим за региоспецифичността на тази реакция, както и защо това е региоспецифична реакция. Първо да разгледаме механизма. Знаем, че когато имаме алкохол, той ще приеме протон от сярната киселина. Вместо структурната формула на сярната киселина, тук ще запиша само Н+. Сярната киселина е източник на протони. Една от несподелените електронни двойки на кислорода ще приеме този протон. Първата ни стъпка е трансфер на протони, ще я запиша тук. Сега този кислород ще е свързан с два водорода, има една несподелена електронна двойка и формален заряд +1 при кислорода. Несподелената електронна двойка тук в цикламено присъдинява един протон от сярната киселина и образува тази връзка, като това води до вода като напускаща група. Знаем, че водата е добра напускаща група. Електроните в тази връзка идват при кислорода и се образува вода. И когато това се случи, се разкъсва връзката при този въглерод в червено. Получаваме карбокатион. Разкъсва се връзката при този въглерод в червено. Сега ще запиша този карбокатион тук. Въглеродът в червено е този въглерод. Този въглерод ще има формален заряд +1. Това е третичен карбокатион, защото въглеродът в червено е свързан директно с три други въглерода. С този, този и този. Това е стабилен карбокатион. Сега да видим коя е следващата стъпка в механизма Е1. Една основа идва и отнема протон от един от бета-въглеродите. Да започнем с бета 2. Да видим един протон при този въглерод, ще го нарисувам тук. Слабата основа идва и отнема този протон, който оставя своите електрони тук и се образува двойна връзка. Ще напиша продукта. Тук се образува двойна връзка. Ще направя и останалата част от молекулата. Електроните тук... ще ги направя сини. Електроните в светло синьо ще формират двойна връзка, и получаваме един алкен. Значи това е бета 2. Да видим какво ще стане, ако отнемем протон от бета 1. Ще направя това сега. Отново ще направя карбокатиона. Бета едно е ето тук, ще поставя тук един протон. Идва слабата основа и отнема този протон, вероятно основата е вода. Тези електрони сега ще се преместят тук. Когато това стане, ето какъв ще е продуктът. Тук ще се образува двойна връзка, и ще направя и остатъка от молекулата. Ще използвам червено за тези електрони. Електроните в червено ще се преместят тук и ще се получи алкен. Сравни двата алкена, които току-що написах, те са една и съща молекула. Това е едно и също съединение. Нямаме два различни продукта. Ако отнемем протон от бета 1 или бета 2 въглерода, се получава един и същ алкен. А какво да кажем за въглерод бета 3? Това е последният ни пример. Тук забравих заряд +1 на карбокатиона. Сега ще направя още един карбокатион, същият третичен карбокатион. Този път разликата е, че ще отнемем протон от бета3-въглерода. Ето тук поставям един протон. Идва слабата основа и отнема този протон, ето това е нашата слаба основа. Тя отнема този протон и тези електрони се преместват тук, и сега ще направя продукта. Ще получим алкен, който изглежда ето така. Да проследим тези електрони. Ще ги направя тъмно сини. Електроните от тази връзка се преместват тук и образуват двойна връзка. Сега преминахме през целия механизъм и получихме два продукта. Ще оградя нашите два продукта, това е всъщност един продукт, и това е вторият продукт. За тази реакция ние всъщност получаваме 90% от алкена вдясно и 10% от алкена вляво. Да видим степента на заместеност за тези два продукта, като започнем тук вдясно. Ще използвам червено. Ще определим степента на заместване на алкена отдясно, като ще поставя тук водорода, за да бъде по-лесно да видим, че имаме три алкилови групи, ето една, две, три. Това е тройно заместен алкен. Значи тук отляво имаме тройно заместен алкен, а тук отляво – ето този тук, това е двойно заместен алкен. Тук имаме два въглерода спрямо двойната връзка. Имаме два водорода при този въглерод, а въглеродът отдясно е свързан с две алкилови групи. Следователно това е двойно заместен алкен. Сега преминахме целият механизъм Е1, и видяхме, че получаваме двойно заместен и тройно заместен продукт. Сега да видим регио-специфичността. За тази реакция това е регионът, където се образува двойната връзка. При двойно заместения продукт двойната връзка се образува в тази област на молекулата, а при тройно заместеният продукт двойната връзка се образува в този регион. Тройно заместеният продукт е основният продукт, който също така е по-стабилният алкен. Спомни си от видеото за стабилност на алкените, че колкото по-заместен е един алкен, толкова по-стабилен е той. Така че този продукт е по-стабилен и затова се получава повече от него. Продуктите с по-голямо заместване, или по-заместените продукти се наричат продукти на Зайцев. Казваме, че тази Е1 реакция е региоселективна, защото преференциално се получава по-стабилният продукт, по-заместеният продукт, когото наричаме продукт на Зайцев.