Sn1 механизъм: стереохимия

В това видео ще разгледаме стереохимичните аспекти на реакция тип SN 1. Отляво е алкилхалогенидът, а отдясно е нуклеофилът, с отрицателен заряд на сярата. Знаем, че първата стъпка в нашия механизъм SN1 е отделянето на напускащата група. Ако тези електрони тръгнат с брома, се получава бромиден анион. Разпада се връзката с този въглерод в червено. Въглеродът в червено получава формален заряд +1. Ще покажа получения карбокатион тук. Ще го направя набързо. Това е въглеродът в червено. Той има формален заряд +1. Следващата стъпка в механизма е нуклеофилната атака, нали? Нуклеофилът атакува електрофила и образува връзка между сярата и въглерода в червено. Но спомни си геометрията около въглерода в червено, въглеродите, свързани с него, този въглерод в цикламено, този въглерод в цикламено и този въглерод в цикламено са в една равнина с въглерода в червено, така че нуклеофилът може да атакува от двете страни на тази равнина. Тук е много полезно да видим реакцията с помощта на модел. Това е снимка на екран от видеото, което ще покажа след секунда, тук бромът е в зелено, виждаш зеленият бром, метиловата група сочи към нас в пространството и в модела е в червено. Етиловата група отдясно е в жълто и накрая отляво е пропиловата група в сиво. Това е алкилхалогенидът с нашия бром, който се отдалечава от нас, метиловата група сочи към нас, етиловата трупа е вдясно и пропиловата група е отляво. Ще го завъртя, за да го видим от друга гледна точка. Знаем, че първата стъпка е отделяне на напускащата група, така че ще покажа тези електрони, които напускат също с брома и ни остава карбокатион. Ето как изглежда карбокатиона. Имаме една равнина около този централен въглероден атом. Това е друг модел, който е по-точен. Сега нуклеофилът може да атакува отляво или отдясно, и първо да видим какво се случва, когато нуклеофилът атакува отляво. Образува се връзка между сярата и въглерода и сега да видим модела на единия от нашите продукти. Това е полученият продукт в резултат на нуклеофилната атака отляво на карбокатиона. Това е отново нашият карбокатион, но този път нуклеофилът се приближава отдясно. Образува се връзка между сярата и този въглерод. Ще покажа модела на получения продукт, когато нуклеофилът атакува отдясно. Ето това е продуктът. Сега да сравним двата карбокатиона. Да сравним този продукт и този продукт, получен при нуклеофилна атака отляво. В лявата си ръка държа продукта, получен при нуклеофилна атака отляво, а в дясната ръка е от нуклеофилна атака отдясно. Каква е връзката между тях? Те са огледални образи помежду си, но ако се опитам да ги наложа един върху друг, те не съвпадат. Това са несъвпадащи огледални образи помежду си. Те са енантиомери. Да ги разгледаме от друга гледна точка. Взимам продукта отляво и ще го обърна така, че S–Н да е насочена към нас в пространството. Тук можеш да видиш връзката S–Н, която е насочена към нас, метиловата група се отдалечава от нас, етиловата група е отдясно, а пропиловата група е отляво. Сега да видим другия продукт, ако гледаме същата въглеродна верига, метиловата група е насочена към нас в пространството, S–Н се отдалечава от нас, етиловата група е отдясно, а пропиловата група е отляво. Това са двата продукта от видеото, но понеже не винаги ще имаш модел, нека да се върнем към формулите тук, и да се престорим, че нямаме модели. Знаем, че нуклеофилът атакува нашия електрофил и се образува връзка между сярата и този въглерод. Ако направя въглеродната верига тук, знам, че се образува връзка между сярата и въглерода. Ще оцветя електроните. Нека една несподелена двойка електрони в цикламено от сярата да образуват тази връзка, а това е продуктът ни. Ако погледнеш нашия продукт, забележи, че този въглерод е хирален център. Към този въглерод са свързани четири различни групи. Ако разгледаме стереохимичната страна на механизма, когато нуклеофилът се доближава до електрофила от една от двете страни на равнината, като продукт се получава смес от енантиомери. Това е въглеродната верига, мога да представя единия енантиомер с удебелена чертичка за връзката S–Н, нека да го направя тук. Значи тук имаме удебелена черта за връзката S–Н, което означава, че метиловата група се отдалечава от нас в пространството. Когато чертая другия енантиомер, ще покажа връзката S–Н, която се отдалечава в пространството, което означава, че метиловата група е насочена към нас. Обърни внимание, че тези два продукта съответстват на моделите. Тъй като е еднакво вероятно нуклеофилът да атакува от коя да е от двете страни, можем да очакваме равен дял в сместа от двата продукта. Ще кажа, че приблизително 50% е този енантиомер, и приблизително 50% от продукта е този енантиомер. Накрая да видим отново хибридизационното състояние на този въглерод в червено. В първоначалния алкилхалогенид въглеродът в червено беше тетраедичен, нали? Той е sp3-хибридизиран, затова има тетраедрална геометрия. При образуването на карбокатиона въглеродът в червено е sp2-хибридизиран, затова има планарна геометрия. Но в продуктите той отново е sp3-хибридизиран и има тетраедрална геометрия. Така че трябва да мислим за стереохимичните аспекти.