E2 механизъм: региоселективност

Да разгледаме региоспецифичността на механизма е2. Първо ще напиша нашите продукти, ще разгледаме механизма, записвам продуктите, и после ще разгледаме защо тази реакция е региоспецифична. Отляво е нашият алкихалогенид, това е силната основа, натриев етоксид, значи Na+ и етоксидът има отрицателен заряд. Тъй като имаме силна основа, знаем какво ще направи тя при механизъм Е2. Въглеродът, който е свързан директно с брома, е алфа-въглерод, а въглеродите, които са свързани директно с алфа-въглерода са бета-въглероди. Този въглерод е бета 1, този въглерод е бета 2, а този въглерод ще означа като бета 3. Натриевият етоксид е силна основа, той ще отнеме един протон от някой бета-въглерод. Първо да разгледаме бета 1. Ще поставя тук протон, при бета 1-въглерода. Етоксидът е силна основа, затова ще запиша етоксидния анион, имаме формален заряд–1 при този кислород, и етоксидният анион ще отнеме този протон, а тези електрони ще дойдат тук и ще образуват двойна връзка. В същото време тези електрони ще се отделят с брома. Сега да запишем всички продукти. Отнемаме протон от бета 1-въглерода, значи става така, ще покажа и тези електрони. Тези електрони тук, в розово, се преместват тук и образуват двойна връзка. Ще имаме същия резултат, ако вземем протон от бета 2. Току-що отнехме протон от бета 1, но ако отнемем протон от бета 2, ще получим същия алкен. Сега да видим бета 3-въглерода. Отнемаме протон от бета 3-въглерода, ще го направя тук, и това е нашият протон, тук ще направя етоксидния анион, поставям несподелената електронна двойка при кислорода, формален заряд –1, и ще вземем този протон, а после тези електрони ще се преместят тук, а тези електрони ще отидат с напускащата група. Те образуват бромиден анион. Алкенът, който ще се образува, ако отнемем този протон, от бета 3-въглерода, нека да го напиша тук, това е двойната връзка, която ще се образува. Електроните в розово идват тук, за да образуват двойна връзка, и това са двата продукта от тази реакция. Оказва се, че изомерът отдясно е основният продукт. Това тук е основният продукт. А този отляво е в по-малко количество. Тук разглеждаме региоселективността, областта (региона) от молекулата, където се образува двойна връзка. Тази реакция е региоспецифична, защото се благоприятства единият изомер. Сега да видим защо. Основният продукт отдясно е по-стабилен алкен, той е по-заместен. Ако разгледаме въглеродите при двойната връзка, имаме една, две, три алкилови групи. Това е тройно заместен алкен. Докато при продукта отляво този въглерод е свързан само с две алкилови групи, така че това е двойно заместен алкен. И ние знаем, когато обсъждахме стабилността на алкените, че по-заместеният алкен е по-стабилен. Наричаме това продукт на Зайцев. Значи това е продуктът на Зайцев, по-заместеният алкен. Това е основният продукт, той е по-стабилният. Ето защо тази реакция е региоспецифична. Използваме натриев етоксид, а основният продукт е по-стабилният алкен. Сега да видим същата реакция с различна основа. Започваме с алкилхалогенида, и всъщност тук съм оставил някои продукти, но този път ще разгледаме това, когато калиев терт-бутоксид е нашата основа. Калият има положителен заряд, при кислорода има отрицателен заряд. Калиевият терт-бутоксид е стерично засенчена основа, затова просто ще добавя една формула, която направих в предишния пример, където използвахме натриев етоксид като основа, и ще я променя, за да получа терт-бутоксид. Ще я запиша тук, сега имаме терт-бутоксиден анион, който действа като основа. Ако той отнеме протон от бета 1 или бета 2 позиция, се получава двойно заместен алкен. Ако дойде тук, ако отнеме протон от бета 3-позиция, нека да добавя това тук, сега имаме терт-бутоксиден анион, и ще се получи тройно заместен алкен. Този път двойнозаместеният алкен се оказва основният продукт. Това е основният продукт. Тройно заместеният алкен се получава в по-малко количество. Можем да обясним това чрез факта, че калиевият терт-бутоксид е стерично засенчена основа. Тук отляво имаме тези обемисти метилови групи, и ако отнемаме протон от бета 1 или бета 2, нашата основа е отстрани и относително няма препятствия. За основата е лесно да вземе един от тези протони. Но отдясно, когато се приближи малко повече, в тази бета 3-позиция, имаме повече стерично засенчване, тук има по-голямо стерично засенчване, което пречи на основата да вземе лесно този протон. Ето защо тройно заместеният продукт се получава в по-малка степен, когато използваме стерично засенчена основа като калиев терт-бутоксид. В този случай основният продукт е по-малко заместеният алкен, който наричаме продукт на Хофман. Ще го запиша тук, това е продукт на Хофман. Това е основният продукт, когато имаме стерично засенчена основа. Затова винаги внимавай каква основа се ползва в механизма Е2. Ако използваш незасенчена силна основа, нещо като натриев етоксид, тогава основният продукт ще бъде продукт на Зайцев, по-заместеният продукт. Но ако използваш стерично засенчена основа, нещо като калиев терт-бутоксид, тогава продуктът на Хофман, или по-малко заместеният продукт е основният продукт.