E2 елиминиране: стереоселективност

Вече видяхме, че при реакцията Е2 имаме едновременно протичане, въглеродът, свързан с халогена, е алфа-въглерод, а въглеродът, свързан с него, е бета-въглерод, като ни е нужен бета-протон за нашия механизъм. Водородът и халогенният атом трябва да са на срещуположната страна на връзката, затова първо правим тази чертичка, и те са на срещуположните страни. Това се нарича "анти". Тези четири атома трябва да са приблизително в една равнина, водородът, тези два въглерода и халогенът трябва да са приблизително в една и съща равнина, значи това е планарно. Казваме, че това трябва да е антиперипланарно, ще го запиша тук – антиперипланарно. "Анти" означава, че водородът и халогенът са на срещуположни страни, а "планарно" означава, че тези четири атома са всичките в една равнина. Една силна основа се приближава при механизма Е2, като този отрицателен заряд отмъква нашия бета-протон, а в същото време тези електрони се преместват тук, за да образуват двойна връзка, а тези електрони отиват с напускащата група. Ще оцветя тези електрони в синьо, тези сини електрони се преместват и образуват двойна връзка, като така се получава алкен. Ако разглеждаме стереоселективността на механизма Е2, ще бъде полезно да погледнем механизма от друга гледна точка, например при една Нюмънова проекция. Тук имам Нюмънова проекция и можем да си представим как основата се приближава при тази проекция на Нюмън и отнема нашия бета-протон, това е ето този протон. После тези електрони ще се преместят тук, в същото време тези електрони отиват при халогена, така че тук малко по-лесно се вижда, че всичките четири атома са в една равнина, ако тук направя една линия. Или можем да го разгледаме в проекция "дърводелска стойка", тук е нашият бета-протон и тук е един от въглеродите, тук е другият въглерод, а това е халогенът. Силната основа ще отнеме този бета-протон, а тези електрони се преместват тук и образуват двойна връзка, а тези електрони отиват при халогена, така че получаваме алкен. Сега да видим пример, в който разглеждаме механизма Е2 и стереоселективността. Нека имаме този алкилхалогенид и той реагира с натриев етоксид, който е силна основа. Въглеродът, който е свързан с халогена, е алфа-въглерод, а въглеродите, свързани с алфа-въглерода, са бета-въглероди, значи този тук е бета-въглерод едно, после имаме бета-въглерод отдясно, който означавам като бета 2. Сега ще игнорираме бета две въглерода и ще се фокусираме върху бета едно. Бета едно въглеродът има два водородни атома, свързани с него, поставям удебелена чертичка и прекъсната чертичка за тях, и ще оцветя този, който е с удебелена чертичка. Ще го направя зелен, а този с прекъснатата ще направя бял. Сега ще разгледаме тази връзка, тази тук между бета едно и алфа въглеродите. Ако поставиш окото си точно тук и гледаш по този начин към тази връзка, ще получиш една Нюмънова проекция. Водородът в зелено е нагоре и надясно, значи това е водородът в зелено. Водородът в бяло е нагоре и наляво. После тук има метилова група, която отива право надолу, но няма да отделяме много време на Нюмъновите проекции, тъй като сме го правили в предишни видео уроци. При въглерода отзад имаме бром, който сочи надолу и надясно, и после тук ще има, на този чертеж, един водород, който се отдалечава от нас в пространството. В Нюмъновата проекция това е този водород. После тук има метилова група, която сочи нагоре в пространството, така че това е Нюмъновата проекция, когато гледаме по протежение на тази връзка. Ако гледаш към този водород и брома, този водород в бяло и бромът, те вече са антиперипланарни един спрямо друг, така че правя тук една линия, можеш да видиш, че тези четири атома са в една равнина, което е това, което търсим. За да се вижда малко по-лесно, просто завъртаме цялото това нещо малко надясно, така че това е всъщност същата конформация, изобщо не съм променил конформацията, просто направих цикламената линия вертикална. Сега водородът в бяло е тук, бромът в червено е тук, а водородът в зелено е ето тук долу и надясно. Обърни внимание, че метиловите групи са "анти" една спрямо друга и в двата чертежа, така че това е същата Нюмънова проекция, просто я завъртях малко, за да виждаме по-добре. Знаем, че в механизма Е2 силната основа отнема бета-протона, а нашата силна основа е етоксидният анион, който ще отнеме този бета-протон, тези електрони ще се преместят тук, а тези електрони се отделят с напускащата група, като после получената двойна връзка води до това две метилови групи да се окажат в противоположните страни на двойната връзка. Това ни дава нашият транс-продукт, така че тук получаваме транс-продукт. Може би е малко по-лесно да се види този механизъм с проекция "дърводелска стойка". Отдясно... пак повтарям, това не е различна конформация, това е просто друг ъгъл на разглеждане на молекулата. Нашият алфа-въглерод ще е тук, защото тук е бромът, така че това е нашият бета едно въглерод, а силната основа идва и ще отнеме този протон, като тези електрони ще се преместят тук, за да образуват двойната връзка, като в същото време бромът напуска. Това е нашият едновременен механизъм. Когато се образува двойната връзка, тези две метилови групи се оказват от срещуположните страни на двойната връзка. Сега да видим едно видео, където показвам всичко това с помощта на модели и мисля, че е по-лесно да се види как се получава този транс-продукт. Също така ще разгледаме различни конформации и ще видим другия продукт, така че отнемаме зеления протон. Забравих да сложа цветовете. Това е белият протон, който отнемаме, а зеления протон е ето тук. Това е нашият алкил халогенид и можеш да видиш, че единият водород е зелен, а единият водород е бял. В червено е бромът. Ще гледаме по протежение на тази връзка въглерод-въглерод, и забележи, че използвам тези еластични връзки, за да можем да разгледаме механизма Е2. Ако гледаме по тази връзка въглерод-въглерод, ще видим нещата като Нюмънова проекция. Забележи, че тази Нюмънова проекция аз просто малко ще я завъртя, за да видим бета-протона и червения бром антиперипланарно и вертикално. Сега да видим тези две метилови групи, които в Нюмъновата проекция са в положение "анти" помежду си. Малко ще го завъртя, за да видим нещата като "дърводелска стойка". Представи си, че отнемаме този бета-протон в механизма, и си представи, че червеният бром се отделя. Сега можеш да видиш, че двете метилови групи са на противоположните страни на получената двойна връзка. Това е транс-продуктът. Ако се върнем на нашата Нюмънова проекция, знаем, че има свободно въртене около единичната връзка, така че мога да въртя, за да получа различните конформации, като поставя зеления водород антиперипланарно на червения бром. От тази Нюмънова проекция можем да видим двете метилови групи, които са в положение "гош" помежду си. Ако го обърна настрани и отнема този бета-протон тук. Отново си представяме, че бромът се е отделил. Тук можеш да видиш, че двете метилови групи са от едната страна на образуваната двойна връзка. Това е цис-продуктът. Това е същото, което видяхме с модела. Ако разглеждаш тази конформация, двете метилови групи са в положение "гош" помежду си. Ще оцветя протона в зелено, това е протонът в зелено, а бромът е в червено. Ако говорим за зеления протон, силната основа, която е етоксидният анион, ще отнеме този протон. Тези електрони се преместват тук, тези електрони се отделят с брома и двете метилови групи се оказват от една и съща страна, така че това е цис-продукт. При проекция "дърводелска стойка", ако отнемем този протон, този протон е зеленият, който ще оцветя, така че това е зеленият протон, а тук е бромът в червено. Ако отнемем зеленият протон, тогава тези електрони ще се преместят тук, тези електрони се отделят с брома, а двете метилови групи ще бъдат от една и съща страна, когато се образува двойна връзка, и така получаваме нашия цис-продукт. Ще се преместя тук и ще го запиша. Това ни дава цис-продукт, в който двете метилови групи са от една и съща страна. Ако разгледаме тези две различни конформации, които имат антиперипланарни водороди, в тази конформация белият протон е антиперипланарно, в тази конформация зеленият протон е антиперипланарно, при белия имаме транс-продукт, при зеления имаме цис-продукт. Знаем, че първата конформация е по-стабилна, тази конформация е по-стабилна, защото обемистите метилови групи са в анти-позиция помежду си. Тук тези две метилови групи са "гош"-позиционирани помежду си, което увеличава стеричното засенчване. Това е по-малко стабилната конформация, следователно този продукт, този цис-продукт не е стабилен колкото транс-продукта. За да обобщим какво видяхме за този алкил халогенид: знаем, че бета едно въглеродът има два протона и получаваме различни продукти в зависимост от това кой от тези протони отнема основата. Получаваме транс-продукт и цис-продукт. Оказва се, че транс-продуктът е основният продукт за реакцията, защото това е по-стабилната конформация. Цис-продуктът се получава в по-малка степен при тази реакция, защото това е по-малко стабилната конформация. Тази реакция се нарича стереоселективна. Получаваме два стереоизомера, като единият стереоизомер се получава повече от другия. Транс-продуктът е фаворит пред цис-продукта и това е стереоселектвността. Досега пренебрегвахме този бета две въглерод. Този бета две въглерод има няколко протона и е лесно единият да е в антиперипланарно положение спрямо брома, ще го начертая много бързо. Представяме си основата, която отнема протоните, значи нашият етоксиден анион отнема този протон, тези електрони отиват тук и тези електрони се отделят с брома. Така получаваме друг продукт. Ще го поставя тук в скоби. Ще получим този продукт. Електроните в цикламено се преместват тук и се получава двойна връзка. Това се получава при нашия бета две въглерод. Но в това видео ние се концентрирахме върху бета едно въглерода, като разглеждахме стереоселективността, но не можем да забравим, че тук може да имаме повече от един бета-въглерод в реакцията.