If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:12:39

Видео транскрипция

Ще разгледаме механизма на една реакция на елиминиране тип Е1, и ще започнем със субстрата, който е тук отляво. Нека имаме един алкилхалогенид. Въглеродът, който е свързан с нашия халоген, ще бъде алфа въглерод, а въглеродът до него ще бъде бета въглерод. За тази реакция се нуждаем от бета въглерод. Първата стъпка в механизма на елиминиране Е1 е отделянето на напускащата група, ще го напиша много бързо, като в този случай електроните ще тръгнат с напускащата група в първата стъпка на механизма. Отнемаме електроните от една връзка при този въглерод, този, който е заграден в червено, така че този въглерод преминава от sp3-хибридизирано състояние в sp2-хибридизирано състояние. Сега имаме карбокатион и знаем, че този sp2-хибридизиран въглерод има планарна геометрия, като аз се опитах да покажа планарната геометрия при този карбокатион. Това е първата стъпка, отделянето на напускащата група и образуването на карбокатион. Във втората стъпка идва основата и отнема този протон, който оставя тези електрони. Тези електрони се преместват и образуват алкен, като това е втората стъпка на механизма, където основата отнема един протон, значи основата отнема протон и се образува алкен. Сега ще оцветя тези електрони, тези електрони тук в цикламено се преместват и образуват двойна връзка, получаваме нашия продукт, получаваме нашия алкен. Първата стъпка от механизма, отделянето на напускащата група, сега е скоростоопределящата стъпка, като това е най-бавната стъпка в механизма. Ако трябва да запишем кинетичното уравнение, скоростта на реакцията е равна на скоростната константа k по концентрацията на на нашия субстрат, така е установено експериментално, че тези механизми зависят само от концентрацията на субстрата, ето тук отляво, така че реакцията е от първи порядък по отношение на субстрата. Това е така заради тази скоростоопределяща стъпка. Отделянето на напускащата група е скоростоопределящата стъпка, както и концентрацията на субстрата, на изходното ни вещество, е това, което има значение. Основата не може да направи нищо преди отделянето на напускащата група. И така основата не участва в скоростоопределящата стъпка, тя участва във втората стъпка, затова концентрацията на основата не влияе на скоростта на реакцията, следователно единствено концентрацията на субстрата. Понеже скоростта зависи само от концентрацията на субстрата, оттук идва това Е1, ще го запиша тук, в механизма Е1 единицата идва от факта, че това е едномолекулярен процес, кинетичното уравнение е едномолекуларно, а Е идва от факта, че това е реакция на елиминиране, и когато видиш Е1, веднага разбираш, че това е реакция на елиминиране, която е унимолекулярна. Общата скорост на реакцията зависи само от концентрацията на субстрата. Следователно, ако я увеличиш, да кажем, че субстратът е тук, ако увеличиш концентрацията на субстрата, нека да го запиша, ако увеличиш концентрацията на субстрата с коефициент две, ще увеличиш и скоростта на реакцията с коефициент две, така че това е от първи порядък по отношение на субстрата, това е просто обща химия. Ако увеличиш концентрацията на основата с коефициент две, това няма да има ефект върху общата скорост на реакцията. Сега ще разгледаме още един елемент на този механизъм, това е образуването на карбокатиона. Тъй като имаме карбокатион в този механизъм, трябва да обсъдим възможностите за прегрупиране в този механизъм, и трябва да помислиш какво би образувало, какъв субстрат би образувал стабилен карбокатион, нещо като примерно третичен субстрат, който образува третичен карбокатион, би благоприятствал един механизъм Е1. Тук имаме третичен алкилхалогенид, нека този третичен алкилхалогенид участва в реакция на елиминиране Е1. Този въглерод, който е свързан с йода, трябва да е алфа въглерод, а после имаме три бета въглерода, така че това е бета въглерод, това е бета въглерод и това е бета въглерод. Първата стъпка в механизма Е1 е отделянето на напускащата група, така че поставям тук несподелена двойка електрони тук при йода, знаем, че тези електрони в тази връзка ще си тръгнат с йода, за да се образува йодиден анион, затова ще го поставя тук, получава се йодиден анион, ще оцветя нашия електрон, значи електроните в тази връзка се отделят с йода и се образува йодиден анион. Това е отлична напускаща група, йодидът е отлична напускаща група, разбираме това, като погледнем стойностите на рКа. Йодидният анион е спрегната основа на много силна киселина, HI, чиято стойност на рКа е приблизително –11, затова HI е много добра в отдаването на протон, което трябва да означава, че конюгираната основа е много стабилна, така че йодидният анион е отлична напускаща група. Така че, когато се отдели йодиден анион, това означава, че остава карбокатион, този въглерод в червено губи двойката електрони от връзката, образува се карбокатион, сега ще го покажа тук, този планарен карбокатион, както и въглеродът, ще го оцветя, този въглерод в червено има формален заряд +1, той губи връзка. Това е първата стъпка в механизма на елиминиране Е1. Втората стъпка в механизма на елиминиране Е1 е идването на основата, която отнема този протон от бета въглерода, като в този случай основата ни е етанол, ще покажа тук несподелените електронни двойки на кислорода, обърни внимание, че имаме и нагряване при тази реакция. Значи етанолът ще действа като основа, етанолът не е силна основа, но може да отнеме протон, ще покажа тук този протон, една несподелена електронна двойка при този кислород ще привлече този протон, а електроните ще се преместят тук и ще се получи двойна връзка в алкен, ще покажа продукта, ще сложа това тук, ще оцветя някои електрони. Значи електроните в синьо се преместват тук и образуват двойна връзка. Няколко точки за тази реакция, първата е, когато гледаш механизма SN1, първата стъпка е отделянето на напускащата група и образуването на карбокатион, ето защо като имаш този карбокатион, може да се запиташ защо етанолът тук действа като основа. Защо не действа като нуклеофил? Отговорът е, че етанолът определено може да действа като нуклеофил и да атакува положително заредения въглерод, и ще получиш продукт на заместване от тази реакция, така че ако етанолът действа като нуклеофил, ще имаш реакция на заместване с механизъм SN1. Ако етанолът действа като основа, ще получиш механизъм Е1 на елиминиране. Тук ще се фокусираме на продукта на елиминиране, няма да се занимаваме с продукта на заместване, но ще говорим за това в следващо видео, защото това определено ще се случи. Сега искам да разгледаме още нещо, тук имаме три бета въглероди, и ако погледнем тези три бета въглероди, аз просто избрах един от тях, казах просто: "Този въглерод тук, ще го оцветя и ще взема един протон от този въглерод, но няма значение от кой от тези въглероди ще вземем протон, заради симетрията, сега ще го покажа, това е карбокатионът и да кажем, че взимаме протон от този въглерод, слабата основа идва и взима протон от тук, а тези електрони идват тук и получаваме същия продукт, нали? Значи това е... ще оцветя тези електрони в тъмно синьо, те ще се преместят, за да образуват двойна връзка, но това е същият продукт. Алкохолите също могат да участват в механизъм Е1. Въглеродът, който е свързан с ОН-групата, той ще е алфа-въглерод, и въглеродът до него е бета-въглерод, така че при реакция на алкохол със сярна киселина и нагряване на реакционната смес ще даде алкен, като понякога се използва фосфорна киселина вместо сярна. Видяхме, че първата стъпка на механизма Е1 е отделянето на напускащата група, но ако това се случи тук, ако тези електрони се отделят с кислорода, тогава се получава хидроксид като напускаща група, а хидроксидният анион е лоша напускаща група, знаем това от стойностите на рКа. Тук долу е хидроксидният анион, който е спрегната основа на водата, но водата не е голяма работа, знаем от рКа стойностите тук, че водата не е добра в отдаването на протон, което означава, че хидроксидният анион не е стабилен, и понеже хидроксидният анион не е стабилен, той не е добра напускаща група. Затова ще махна тази стрелка тук, защото първата стъпка не е отделяне на напускащата група, първата стъпка е трансфер на протон. Тук имаме силна киселина, сярна киселина, алкохолът действа като основа и отнема протон от сярната киселина. Така се образува вода като напускаща група, а водата е много по-добра напускаща група от хидроксидния анион, и отново, знаем това от стойностите на рКа. Водата е спрегната основа на хидрониевия йон, Н3О+, който е много по-добър в отдаването на протон, стойността на рКа е много, много по-ниска. Това означава, че водата е стабилна, така че първата стъпка при механизъм Е1 с алкохол е да присъединим протон към ОН-групата. Това е нашият алкохол, въглеродът, свързан с ОН, е нашият алфа-въглерод, а тези въглеродни атоми до алфа-въглерода ще бъдат бета-въглероди. Видяхме, че първата стъпка е трансфер на протон, несподелена електронна двойка на кислорода притегля един протон от сярната киселина, значи имаме трансфер на протон, и тук ще покажа какво имаме сега. Тук имаме формален заряд +1 при кислорода, ще направя електроните в цикламено, тези електрони присъединяват един протон, за да се образува връзка, и сега имаме вода като напускаща група, само бързичко ще оправя този водород, тези електрони идват при кислорода, което дава вода като напускаща група, ще покажа тук водната молекула, ще оцветя електроните, електроните в светло синьо в тази връзка ще дойдат при кислорода, който образува вода, а ние знаем, че водата е много добра напускаща група. Взимаме една връзка от този въглерод в червено, този въглерод сега ще бъде карбокатион, ще покажа карбокатиона тук... въглеродът в червено сега е положително зареден, поставям положителен +1 формален заряд при този въглерод. Следващата стъпка от нашия механизъм: знаем, че слабата основа идва и отнема един протон, един от протоните при бета-въглеродите тук, нека да е от този тук, и сега ще покажа получената основа, получената основа тук, която ще вземе този протон, а тези електрони ще се преместят, за да образуват нашия продукт, ще го покажа ето тук, като ще оцветя тези електрони. Тези електрони... ще използвам зелено този път, електроните в зелено сега ще се преместят тук, като ще образуват двойна връзка, ще се образува алкен. Аз просто поставих тук основа, но нека за секунда поговорим за нея. Просто написах общ случай на основа, но понякога ще виждаш вода, която действа като основа, понякога ще виждаш HSO4–, спрегнатата основа на сярната киселина ще действа като основа, различните учебници използват различни неща. Не мисля, че това има значение, но тук като слаба основа може да има вода, която отнема този протон, за да се получи алкен. Понякога тази реакция се нарича реакция на дехидратиране, тъй като в процеса се отделя вода.