Региоселективност, стереоселективност и стереоспецифичност

Понякога определенията могат да бъдат объркващи и затова искам да разгледаме разликите между термините региоселективност, стереоселективност и стереоспецифичност. Ще използвам примери, които сме разглеждали в предишните видео уроци, така че ако те интересуват подробности за тези реакции, можеш да се върнеш към тези предишни видео уроци. Започвам с региоселективност. Реакцията, която съм показал тук, е региоселективна реакция. Този алкохол се дехидратира и се получават два продукта, алкенът отляво и алкенът отдясно. Тези два алкена са региоизомери. Ще го запиша. Това са региоизомери. Те са изомери помежду си, които се различават по мястото (региона) на двойната връзка. Изомерът отляво има двойна връзка ето тук, а изомерът отдясно има двойна връзка ето тук. Това е региоселективна реакция. Единият региоизомер се получава преимуществено пред другия, в този случай това е тройно заместеният алкен, този отляво, който е основният продукт, докато двойно заместеният алкен, този тук отдясно, се получава в по-малка степен. Това е региоселективност. Да я сравним със стереоселективността. В този следващ пример този алкохол участва в друга реакция на дехидратиране. Той реагира със сярна киселина и се получават два алкена. Механизмът за тази реакция е, че първо се присъединява протон към ОН-групата, при което се получава вода като добра напускаща група, водата се отделя и остава карбокатион, който има формален заряд +1 при този бензилов въглерод. Имаме бензилов карбокатион в този механизъм. Ще го напиша ето тук. Това е бензиловият карбокатион, има формален заряд +1 при този въглерод в цикламено. И от този карбокатион имаме избор кой протон да отнемем. При този въглерод има два водорода, като в зависимост от това кой протон отнемем, ще получим един от тези два различни продукта. Този е транс-продукт, ще го запиша тук, това е транс-продукт, а това е цис-продукт. Те са стереоизомери, ще запиша и това. Това са два стереоизомера. Това е терминът, с който ги описваме. И тази реакция е стереоселективна. Единият стереоизомер се получава преимуществено пред другия. В този случай транс-продуктът е най-стабилният продукт, така че той е основният продукт, който се получава повече от цис-продукта. А това е продуктът, получаван в по-малка степен. Сега да видим стереоспецифичността. В една стереоспецифична реакция пространственият строеж на субстрата определя пространствения строеж на продукта. Реакция тип Е2 е добър пример за стереоспецифична реакция. Отляво имаме нашия субстрат, където имаме две фенилни групи. Имаме бром, но забележи пространствения строеж при този въглерод. Тук имаме метилова група, която сочи към нас в пространството, и водород, който се отдалечава от нас. Когато силната основа отнеме бета протона, получаваме Е-алкен, това е пространствената структура на нашия продукт. Имаме две фенилни групи на срещуположните страни на двойната връзка. Сега да видим тази реакция. Имаме две фенилни групи и бром. Всичко е еднакво. Разликата е в пространствения строеж при този въглерод. Сега имаме водород, насочен към нас в пространството, и метилова група, която се отдалечава от нас. Силната основа отнема този протон, този бета-протон и сега получаваме Z-алкан. Така пространствената структура на субстрата определи пространствената структура на продукта. Няма варианти, дължащи се на механизма. Можеш да разглеждаш нещата и наобратно. Ако погледнеш този продукт тук, Z-алкена, защото знаем, че това е Z-алкен, знаеш каква е пространствената структура при този въглерод. Той трябва да има определена пространствена структура. Същото е при другата реакция. Получава се само E-алкен, и понеже се получава само Е-алкен, знаем какъв е пространственият строеж на този въглерод. Стереохимичната информация се запазва при стереоспецифичната реакция. Сега да сравним директно стереоселективност и стереоспецифичност. Току-що казах, че в една стереоспецифична реакция стереохимията на субстрата определя стереохимията на продукта. Така че стереохимичната информация се запазва при този механизъм. Но това не важи за стереоселективната реакция. Ако разгледаме стереохимията на тази ОН-група тук, при този въглерод стереохимията не се запазва в продуктите. Тази стереохимична информация се загубва, когато се образува карбокатиона. Например може да започнем с това... ще го напиша ето тук... Може да започнем с ОН-група с прекъсната линия, а да получим същите продукти. Стереохимичната информация на субстрата не се запазва. Да го разгледаме още веднъж отзад напред. За този Е-алкен, тъй като това е Е-алкен, фениловите групи са на срещуположните страни, ние знаем каква е стереохимията на този въглерод в тази стереоспецифична реакция. Но ако погледнем продуктите тук, ако разгледаме тези транс- и цис-продукти, това не ни показва стереохимията на нашия субстрат. Не знаем какъв е пространственият строеж на този въглерод. Дали ОН е свързана с прекъсната или с удебелена линия? Това не е стереоспецифична реакция. Обратно, това е стереоселективна реакция, която е селективна в този случай към транс-изомера, който е по-стабилният изомер.