Nukleofiiliset substituutioreaktiotEdit

Nukleofiiliset substituutioreaktiot (SN1 ja SN2) liittyvät hyvin läheisesti E1- ja E2- eliminaatioreaktioihin, joita käsitellään myöhemmin tässä jaksossa, ja yleensä on hyvä idea opetella reaktiot yhdessä, sillä reaktiomekanismissa ja suositeltavissa substraateissa on yhtäläisyyksiä, ja reaktiot kilpailevat toisinaan keskenään.

On tärkeää ymmärtää, että substituutio- ja eliminaatioreaktiot eivät liity niinkään tiettyyn yhdisteeseen tai seokseen, vaan ne kuvaavat sitä, miten tietyt reaktiot tapahtuvat. Toisinaan näiden mekanismien yhdistelmät voivat esiintyä yhdessä samassa reaktiossa tai ne voivat kilpailla keskenään, jolloin liuottimen tai nukleofiilin valinnan kaltaiset tekijät ratkaisevat, kumpi reaktio on hallitseva.

Huomautus

Merkinnöissä SN1 ja SN2

S tarkoittaa substituutiota (jokin ottaa paikan joltain toiselta)
N: tarkoittaa nukleofiilistä (nukleofiili syrjäyttää toisen nukleofiilin)
1: tarkoittaa unimolekulaarista (vain yhdenlaisen molekyylin konsentraatio määrää reaktion nopeuden)
2: tarkoittaa bimolekulaarista (kahdenlaisten molekyylien konsentraatio määrittää reaktion nopeuden)

Nukleofiilisessä substituutiossa nukleofiili hyökkää molekyylin kimppuun ja syrjäyttää toisen nukleofiilin, joka sitten poistuu. Poistuvaa nukleofiiliä kutsutaan poistuvaksi ryhmäksi.

Nukleofiilinen substituutio vaatii

1. nukleofiilin (kuten Lewisin emäksen)
2. elektrofiilin, jolla on poistuva ryhmä

Lähtevä ryhmä on varautunut tai neutraali osa (ryhmä), joka vapautuu.

SN1 vs. SN2Edit

Yksi tärkeimmistä eroista SN1:n ja SN2:n välillä on se, että SN1-reaktio on kaksivaiheinen reaktio, joka käynnistyy poistuvan ryhmän disassosioitumisesta. SN2-reaktio sen sijaan on 1-vaiheinen reaktio, jossa hyökkäävä nukleofiili pakottaa poistuvan ryhmän poistumaan, koska sillä on suurempi affiniteetti ja vahvempi sidos hiileen. Nämä kaksi asiaa tapahtuvat yhdessä vaiheessa.

Nämä kaksi erilaista mekanismia selittävät SN1- ja SN2-reaktioiden reaktionopeuksien eron. SN1-reaktiot ovat riippuvaisia siitä, että poistuva ryhmä irtautuu hiilestä. Se on nopeutta rajoittava vaihe ja näin ollen reaktionopeus on ensimmäisen kertaluvun reaktio, jonka nopeus riippuu ainoastaan tästä vaiheesta.

R a t e = k {\displaystyle Rate=k}

Vaihtoehtoisesti SN2-reaktioissa yksittäinen vaihe, jossa nukleofiili yhdistyy reagoivan aineen kanssa vastakkaiselta puolelta lähtevän ryhmän kanssa, on avain sen nopeuteen. Tämän vuoksi nopeus on riippuvainen sekä nukleofiilin konsentraatiosta että reagoivan aineen konsentraatiosta. Mitä korkeammat nämä kaksi konsentraatiota ovat, sitä useammin törmäykset tapahtuvat. Näin ollen reaktionopeus on toisen kertaluvun reaktio:

R a t e = k {\displaystyle Rate=k} (missä Nu: on hyökkäävä nukleofiili)

SN2-reaktiotEdit

Ensisijaisesti 3 asiaa vaikuttaa siihen, tapahtuuko SN2-reaktio vai ei. Tärkein on rakenne. Eli onko alkyylihalogenidi metyyli-, primääri-, sekundääri- vai tertiäärihiilellä. Kaksi muuta osatekijää, jotka vaikuttavat siihen, tapahtuuko SN2-reaktio vai ei, ovat nukleofiilin nukleofiilisuus ja reaktiossa käytettävä liuotin.

SN2:n rakenteesta johtuva reaktiivisuus

CH3X > RCH2X > RCH2X > R2CHX > > >> R3CX

Alkyylilohalogenidirakenteella on suuri vaikutus mekanismiin. CH3X & RCH2X ovat SN2:n ensisijaisia rakenteita. R2CHX voi käydä läpi SN2:n sopivissa olosuhteissa (ks. alla), ja R3CX osallistuu SN2-reaktioihin harvoin, jos koskaan.

Reaktio tapahtuu siten, että nukleofiili hyökkää bromiatomin vastakkaiselta puolelta. Huomaa, että kaikki muut 3 sidosta osoittavat poispäin bromista ja kohti hyökkäävää nukleofiiliä. Kun nämä 3 sidosta ovat vetysidoksia, lähestyvän nukleofiilin steerinen este on hyvin vähäinen. R-ryhmien lukumäärän kasvaessa steerinen esteellisyys kuitenkin lisääntyy, jolloin nukleofiilin on vaikeampi päästä riittävän lähelle α-hiiltä, jotta se voisi karkottaa bromiatomin. Itse asiassa tertiääriset hiilet (R3CX) ovat sterisesti niin estyneitä, että SN2-mekanismi ei toteudu lainkaan.

Tässä esimerkkitapauksessa, sekundaarinen α-hiili, sterinen estyneisyys on edelleen suuri, ja se, toteutuuko SN2-mekanismi, riippuu täysin siitä, mitä nukleofiili ja liuotin ovat. SN2-reaktioita suositaan metyylihalogenideille ja primäärisille halogenideille.

Toinen tärkeä seikka, joka on syytä pitää mielessä, ja tämä näkyy selvästi yllä olevassa esimerkissä, on se, että SN2-reaktion aikana molekyyli käy läpi inversion. α-hiileen kiinnittyneet sidokset työntyvät pois, kun nukleofiili lähestyy. Siirtymätilan aikana näistä sidoksista tulee hiilen kanssa tasomaisia, ja kun bromi poistuu ja nukleofiili sitoutuu α-hiileen, muut sidokset taittuvat takaisin poispäin nukleofiilistä. Tämä on erityisen tärkeää kiraalisissa tai prokiraalisissa molekyyleissä, joissa R-konfiguraatio muuttuu S-konfiguraatioksi ja päinvastoin. Kuten jäljempänä näet, tämä on vastakohta SN1-reaktioiden tuloksille.

Esimerkkejä:

OH- + CH3-Cl → HO-CH3 + Cl-

OH- on nukleofiili, Cl on elektrofiili, HOCH3 on tuote ja Cl- on poistuva ryhmä.

tai,

Na+I- + CH3-Br → I-CH3 + Na+Br-

Yllä olevassa reaktiossa, joka tapahtuu asetonissa liuottimena, natrium ja jodidi disassosioituvat lähes kokonaan asetonissa, jolloin jodidi-ionit jäävät vapaiksi hyökkäämään CH-Br-molekyyleihin. Negatiivisesti varautunut jodidi-ioni, joka on nukleofiili, hyökkää metyylibromidimolekyylin kimppuun, syrjäyttää negatiivisesti varautuneen bromidi-ionin ja ottaa sen paikan. Bromidi-ioni on poistuva ryhmä.

NukleofiliteettiEdit

Nukleofiliteetti on nopeus, jolla nukleofiili syrjäyttää reaktiossa poistuvan ryhmän. Yleensä nukleofiliteetti on sitä voimakkaampi, mitä suurempi, polarisoituvampi ja/tai vähemmän stabiili nukleofiili on. Mitään erityistä lukua tai mittayksikköä ei käytetä. Jos kaikki muut asiat ovat samat, nukleofiilejä verrataan yleensä toisiinsa suhteellisen reaktiivisuuden suhteen. Esimerkiksi tietyn vahvan nukleofiilin suhteellinen reaktiivisuus voi olla 10 000 suurempi kuin tietyn heikon nukleofiilin. Nämä suhteet ovat yleispäteviä, sillä liuottimen ja substraatin kaltaiset asiat voivat vaikuttaa suhteellisiin nopeuksiin, mutta ne ovat yleensä hyviä suuntaviivoja siitä, mitkä lajit ovat parhaita nukleofiilejä.

Kaikki nukleofiilit ovat Lewisin emäksiä. SN2-reaktioissa suositeltava nukleofiili on vahva nukleofiili, joka on heikko emäs. Esimerkkejä näistä ovat N3-, RS-, I-, Br- ja CN-.

Vaihtoehtoisesti vahva nukleofiili, joka on myös vahva emäs, voi myös toimia. Kuitenkin, kuten aiemmin tekstissä mainittiin, joskus reaktiomekanismit kilpailevat keskenään, ja vahvan nukleofiilin ollessa vahva emäs, SN2-mekanismi kilpailee E2-mekanismin kanssa. Esimerkkejä vahvoista nukleofiileistä, jotka ovat myös vahvoja emäksiä, ovat RO- ja OH-.

Luettelo laskevista nukleofiileistä

I- > Br- > Cl- >> F- > -SeH > – -OH > H2O

Leaving GroupEdit

Leaving group on substraatin ryhmä, joka poistuu. Alkyylihalogenidin tapauksessa tämä on halogenidi-ioni, joka poistuu hiiliatomista nukleofiilin hyökätessä. Nukleofiilin taipumus lähteä on

Lähtevien ryhmien suhteellinen reaktiivisuus

I- > Br- > Cl- >> F-

Fluoridi-ionit ovat erittäin huonoja lähteviä ryhmiä, koska ne sitoutuvat hyvin voimakkaasti ja niitä käytetään hyvin harvoin alkyylihalogenidien substituutioreaktioissa. Lähtevän ryhmän reaktiivisuus liittyy sen emäksisyyteen, jolloin vahvemmat emäkset ovat huonompia lähteviä ryhmiä.

LiuotinEdit

Liuottimella voi olla tärkeä rooli SN2-reaktioissa, erityisesti SN2-reaktioissa, joissa on mukana sekundaarisia alkyylihalogenidisubstraatteja, joissa se voi olla ratkaiseva tekijä mekanismissa. Liuottimella voi myös olla suuri vaikutus SN2-reaktioiden reaktionopeuteen.

SN2-mekanismia suositaan, kun liuotin on aprotinen, polaarinen liuotin. Eli liuotin, joka on polaarinen, mutta jossa ei ole polaarista vetyä. Polaarisia, protonisia liuottimia ovat vesi, alkoholit ja yleensä liuottimet, joissa on polaarisia NH- tai OH-sidoksia. Hyviä aprottisia, polaarisia liuottimia ovat HMPA, CH3CN, DMSO ja DMF.

Polaarinen liuotin on suositeltava, koska se mahdollistaa paremmin halogenidin dissosioitumisen alkyyliryhmästä. Protoninen liuotin, jossa on polaarinen vety, muodostaa kuitenkin nukleofiilin ympärille vetyyn sidotun liuottimen ”häkin”, joka estää sen lähestymisen substraattiin.

Liuottimien suhteellinen reaktiivisuus

HMPA > CH3CN > DMF > DMSO >> H2O

SN1-reaktiotMuokkaa

SN1-mekanismi eroaa suuresti SN2-mekanismista. Joissakin sen preferensseissä se on täsmälleen päinvastainen ja joissakin tapauksissa reaktion tulokset voivat olla merkittävästi erilaiset.

Kuten SN2-mekanismissa, myös SN1-mekanismissa rakenteella on tärkeä rooli. Rakenteen rooli SN1-mekanismissa on kuitenkin aivan erilainen ja tästä johtuen rakenteiden reaktiivisuus on enemmän tai vähemmän päinvastainen.

Rakenteesta johtuva reaktiivisuus SN1

CH3X < RCH2X << R2CHX < R3CX

SN1-mekanismi on suositeltavampi tertiäärisille alkyylihalogenideille ja liuottimesta riippuen se voi olla suositeltavampi sekundäärisille alkyylihalogenideille. SN1-mekanismi ei toimi primäärisillä alkyylihalogenideilla tai metyylihalogenideilla. Toisin kuin SN2-mekanismi, jossa hyökkäävä nukleofiili saa halogenidin poistumaan, SN1-mekanismi riippuu halogenidin kyvystä poistua itsestään. Tämä edellyttää tiettyjä olosuhteita. Erityisesti karbokationin stabiilisuus on ratkaisevan tärkeää halogenidin poistumiskyvyn kannalta. Koska tiedämme, että tertiääriset karbokationit ovat vakaimpia, ne ovat parhaita ehdokkaita SN1-mekanismille. Sopivissa olosuhteissa myös sekundääriset karbokationit toimivat SN1-mekanismilla. Primaari- ja metyylikarbokationit eivät kuitenkaan ole tarpeeksi stabiileja, jotta tämä mekanismi voisi tapahtua.

Kun halogenidi on dissosioitunut, vesi toimii nukleofiilinä ja sitoutuu karbokationiin. SN2-reaktioissa tapahtuu inversio, joka johtuu siitä, että nukleofiili hyökkää vastakkaiselta puolelta, kun halogenidi on vielä sitoutunut hiileen. SN1-mekanismissa, koska halogenidi on poistunut ja α-hiilen sidokset ovat muuttuneet planaarisiksi, vesimolekyyli voi vapaasti hyökätä kummalta puolelta tahansa. Tuloksena on ensisijaisesti raseeminen seos. Viimeisessä vaiheessa toinen vesimolekyyli hyökkää sidoksissa olevan vesimolekyylin yhteen vetygeeniin, jolloin jäljelle jää alkoholi.

Huomautus: Raseemiset seokset merkitsevät täysin yhtä suuria määriä seosta, mutta SN1-mekanismissa näin on harvoin. On olemassa lievä taipumus hyökätä halogenidin vastakkaiselta puolelta. Tämä on seurausta jonkinlaisesta steriilisestä esteestä lähtevästä halogenidista, joka on joskus tarpeeksi lähellä lähtevää puolta estääkseen nukleofiilin lähestymisen kyseiseltä puolelta.

SolventEdit

Kuten SN2-mekanismiin, myös SN1:een vaikuttaa liuotin. Kuten rakenteen kohdalla, syyt ovat kuitenkin erilaiset. SN1-mekanismissa käytetään polaarista, protonista liuotinta. Liuottimen poolisuus liittyy liuottimen dielektrisyysvakioon, ja liuokset, joilla on korkea dielektrisyysvakio, pystyvät paremmin tukemaan erotettuja ioneja liuoksessa. SN2-reaktioissa olimme huolissamme polaarisista vetyatomeista, jotka ”vangitsivat” nukleofiilimme. Tämä tapahtuu edelleen polaarisen protisen liuottimen kanssa SN1-reaktioissa, joten miksi emme ole huolissamme siitä? Sinun on pidettävä mielessäsi reaktion mekanismi. SN1-reaktion ensimmäinen vaihe, ja mikä tärkeintä, nopeutta rajoittava vaihe, on kyky luoda stabiili karbokationi saamalla halogeenianioni poistumaan. Polaarisella protonisella liuottimella, aivan kuten polaarisella aprotisella liuottimella, luomme stabiilin kationin, mutta polaariset vedyt stabiloivat halogenidi-anionin ja saavat sen poistumaan paremmin. Tavoitteena on aina nopeutta rajoittavan vaiheen parantaminen. Nukleofiilin ”häkkiytyminen” ei liity nopeutta rajoittavaan vaiheeseen, ja jopa ”häkkiytyneenä” toinen vaihe, nukleofiilin hyökkäys, on niin paljon nopeampi kuin ensimmäinen vaihe, että ”häkkiytyminen” voidaan yksinkertaisesti jättää huomiotta.

YhteenvetoMuutos

SN1, SN2, E1 ja E2 ovat kaikki reaktiomekanismeja, eivät reaktioita itsessään. Ne ovat mekanismeja, joita käytetään useissa eri reaktioissa. Yleensä orgaanisessa kemiassa tavoitteena on syntetisoida tuote. Tapauksissa, joissa on mahdollisesti kilpailevia mekanismeja, ja näin on erityisesti silloin, kun SN1- ja E1-reaktio kilpailevat keskenään, hallitseva mekanismi ratkaisee, mikä on tuotteesi, joten kun tunnet mekanismit ja tiedät, mitkä olosuhteet suosivat toista toista, määrittelet tuotteesi.

Toisissa tapauksissa mekanismien tunteminen antaa sinulle mahdollisuuden luoda kyseiselle mekanismille suotuisan ympäristön. Tämä voi merkitä eroa sen välillä, saatko tuotteesi muutamassa minuutissa vai joskus seuraavan jääkauden aikoihin.

Kun siis suunnittelet synteesiä tuotetta varten, sinun on pohdittava: Haluan saada tuotteen Y, joten mitkä ovat vaihtoehtoni päästä Y:hen? Kun tiedät vaihtoehdot ja olet päättänyt reaktiosta, sinun täytyy miettiä reaktion mekanismia ja kysyä itseltäsi, miten luon olosuhteet, joissa tämä tapahtuu oikein ja nopeasti?

EliminaatioreaktiotEdit

Nukleofiilisillä substituutioreaktioilla ja eliminaatioreaktioilla on paljon yhteisiä piirteitä, minkä lisäksi E1- ja SN1- sekä E2- ja SN2-reaktiot voivat toisinaan olla keskenään kilpailevia reaktioita, ja koska niiden väliset produktit eroavat toisistaan, molempien reaktioiden ymmärtäminen on tärkeää. Ilman molempien mekanismien ymmärtämistä olisi vaikeaa saada reaktiosta haluamaasi tuotetta.

Lisäksi SN1- ja SN2-reaktioihin viitataan melko paljon vertailun ja vastakkainasettelun vuoksi, joten on luultavasti parasta lukea ensin tuo osio ja jatkaa sitten tässä.

Eliminointireaktiot ovat mekanismeja, joiden avulla haloalkaanireaktanteista luodaan alkeenituotteita. E1- ja E2- eliminaatiomekanismit, toisin kuin SN1- ja SN2-substituutiomekanismit, eivät esiinny metyylihalogenidien kanssa, koska reaktiossa syntyy kaksoissidos kahden hiiliatomin välille ja metyylihalogenideissa on vain yksi hiili.

Huomautus

Merkinnöissä E1 ja E2,

E tarkoittaa eliminaatiota
1: tarkoittaa unimolekulaarista (vain yhdenlaisen molekyylin konsentraatio määrää reaktion nopeuden)
2: tarkoittaa bimolekulaarista (kahdenlaisten molekyylien konsentraatio määrittää reaktion nopeuden)

E1 vs E2Edit

ReaktionopeudetEdit

E1 ja E2 ovat kaksi erilaista reittiä, joiden avulla alkeenit syntyvät haloalkaanista. Kuten SN1- ja SN2-reaktioiden kohdalla, yksi tärkeimmistä eroista on reaktionopeus, sillä se antaa hyvän käsityksen mekanismeista.

E1-reaktiot ovat SN1-reaktioiden tapaan kaksivaiheisia reaktioita. SN1-reaktioiden tapaan myös nopeutta rajoittava vaihe on halogenidin dissosiaatio sen alkaanista, jolloin kyseessä on ensimmäisen kertaluvun reaktio, joka riippuu haloalkaanin konsentraatiosta ja jonka reaktionopeus on:

R a t e = k {\displaystyle Rate=k}

Toisaalta E2-reaktiot, kuten SN2-reaktiot, ovat 1-vaiheisia reaktioita. Ja jälleen, kuten SN2-reaktioissa, nopeutta rajoittava vaihe on nukleofiilin kyky kiinnittyä alkaaniin ja syrjäyttää halogenidi. Näin ollen kyseessä on toisen kertaluvun reaktio, joka riippuu sekä nukleofiilin että haloalkaanin konsentraatioista ja jonka reaktionopeus on:

R a t e = k {\displaystyle Rate=k} (missä Nu: on hyökkäävä nukleofiili)

Zaitsevin sääntöEdit

Zaitsevin sääntö (joskus kirjoitetaan myös ”Saytzeff”) sanoo, että eliminaatioreaktiossa, kun useat tuotteet ovat mahdollisia, stabiilin alkeenin on päätuote. Toisin sanoen vahvimmin substituoitu alkeeni (alkeeni, jolla on eniten muita kuin vetyä sisältäviä substituentteja) on päätuote.

Kummassakin E1- ja E2-reaktiossa syntyy mahdollisuuksien mukaan tuotteiden sekoitus, mutta yleensä ne noudattavat Zaitsevin sääntöä. Näemme jäljempänä, miksi E1-reaktiot noudattavat Zaitsevin sääntöä luotettavammin ja tuottavat yleensä puhtaamman tuotteen.

Yllä olevassa kuvassa on esitetty (S)-2-bromi-3-metyylibutaanin (S)-2-bromi-3-metyylibutaanin dehydrohalogenoinnin kahta mahdollista reittiä. Kaksi mahdollista tuotetta ovat 2-metyylibut-2-eeni ja 3-metyylibut-1-eeni. Oikealla olevat kuvat ovat yksinkertaistettuja piirroksia keskellä olevissa kuvissa esitetystä molekyylituotteesta.

Vasemmalla näkyy, että bromi on toisessa hiilestä ja E1- tai E2-reaktiossa vety voitaisiin poistaa joko 1. tai 3. hiilestä. Zaitsevin säännön mukaan vety poistuu pääasiassa 3. hiilestä. Todellisuudessa syntyy seos, mutta suurin osa tuotteesta on 2-metyylibut-2-eeniä E1-mekanismin mukaisesti. E2-reaktiossa, kuten näemme myöhemmin, tämä ei välttämättä pidä paikkaansa.

E2Edit

E2:n rakenteesta johtuva reaktiivisuus

RCH2X > R2CHX >> R3CX

E2-mekanismi on konserttimekanismi ja erittäin stereospesifinen, koska se voi tapahtua vain silloin, kun H:n ja lähtevän ryhmän X:n sijainti on antikoplanaarinen. Toisin sanoen Newman-projektiossa H:n ja X:n on oltava 180° eli antikonfiguraatiossa. Tämä käyttäytyminen johtuu siitä, että vierekkäisten hiilien 2p-orbitaalien päällekkäisyys on paras mahdollinen, kun piisidos on muodostettava. Jos H:ta ja poistuvaa ryhmää ei voida molekyylin rakenteen vuoksi saattaa tähän asentoon, E2-mekanismi ei toteudu.

Siten vain molekyylit, joilla on saavutettavissa H-X-antikoplanaarinen konformaatio, voivat reagoida tätä reittiä. Lisäksi E2-mekanismi toimii Zaitsevin säännön vastaisesti, jos lähtevän ryhmän ainoa anti-koplanaarinen vety johtaa vähiten stabiiliin alkeeniin. Hyvä esimerkki siitä, miten näin voi tapahtua, saadaan tarkastelemalla, miten sykloheksaani- ja syklohekseenijohdannaiset voivat toimia E2-olosuhteissa.

Silmäilläänpä yllä olevaa esimerkkiä. Käyttämämme reaktantti on 1-kloori-2-isopropyylisykloheksaani. Vasemmalla ylhäällä oleva piirros on yksi konformaatio ja alla oleva piirros on renkaan kääntämisen jälkeen. Keskellä ovat molempien konformaatioiden Newman-projektiot ja oikealla olevat piirrokset, tuotteet.

Jos oletamme, että käsittelemme 1-kloori-2-isopropyylisykloheksaania vahvalla emäksellä, esimerkiksi CH3CH2O-:lla (etanolaatti), vallitseva mekanismi on E2. Klooratun hiilen vieressä olevissa hiilissä on 3 vetygeeniä. Punainen ja vihreä ovat kaksi niistä. Kolmatta olisi vaikea näyttää, mutta se on kiinnittynyt samaan hiileen kuin punainen vety, hieman alaspäin tasosta ja katsojaa kohti. Punainen vety on ainoa vety, joka on 180°:n kulmassa klooriatomiin nähden, joten se on ainoa, joka soveltuu E2-mekanismiin. Tämän vuoksi tuotteeksi tulee vain 3-isopropyylisyklokoheks-1-eeni. Huomaa, että tämä on vastoin Zaitsevin sääntöä, jonka mukaan substituoitunein alkeeni on parempi. Hänen sääntönsä mukaan 1-isopropyylisyklohekseenin pitäisi olla ensisijainen tuotteemme, koska silloin jäljelle jäisi eniten substituoitu alkeeni. Sitä ei kuitenkaan yksinkertaisesti voida tuottaa steerisen esteen vuoksi.

Alla olevissa kuvissa näkyy molekyyli renkaan kääntämisen jälkeen. Tässä konformaatiossa tuote ei ole mahdollinen. Kuten Newmanin projektiosta näkyy, klooriatomiin nähden 180°:n kulmassa ei ole yhtään vetygeeniä.

E2-mekanismia tarkasteltaessa on siis tärkeää ymmärtää molekyylin geometria. Joskus geometriaa voi käyttää edukseen saadakseen mieluummin yhden tuotteen. Toisinaan se estää sinua saamasta haluamaasi tuotetta, ja sinun on harkittava toista mekanismia saadaksesi tuotteesi.

Huomautus: Usein käytetään sanaa periplanaarinen koplanaarisen sijasta. Koplanaarinen tarkoittaa täsmälleen 180 asteen eroa ja ”peri-”, joka tulee kreikan kielestä ja tarkoittaa ”lähellä”, tarkoittaa lähellä 180 astetta. Periplanar voi itse asiassa olla tarkempi. Esimerkin 1-kloori-3-isopropyylisykloheksaani tapauksessa molekyylivoimien vuoksi klooriatomi on itse asiassa hieman alle 180 asteen etäisyydellä sekä vedystä että isopropyyliryhmästä, joten tässä tapauksessa periplanaarinen voisi olla oikeampi termi.

E1Edit

E1-mekanismi alkaa poistuvan ryhmän dissosioitumisella alkyylistä, jolloin syntyy alkyyliryhmän karbokationi ja poistuva anioni. Tämä on sama tapa, jolla SN1-reaktio alkaa, joten sama asia, joka auttaa aloittamaan kyseisen vaiheen SN1-reaktioissa, auttaa aloittamaan vaiheen E1-reaktioissa. Erityisesti sekundaarisia ja tertiäärisiä karbokationeja suositaan, koska ne ovat vakaampia kuin primaariset karbokationit. Myös liuottimen valinta on sama kuin SN1:ssä; polaarinen protinen liuotin on suositeltavampi, koska polaarinen puoli vakauttaa karbokationia ja protinen puoli anionia.

Mikä tekee eron sen välillä, kulkeeko reaktio SN1- vai E1-reaktiotietä, riippuu toisesta vaiheesta; nukleofiilin vaikutuksesta. SN1-reaktioissa suositaan vahvaa nukleofiiliä, joka on heikko emäs. Nukleofiili hyökkää sitten karbokationiin ja sitoutuu siihen. E1-reaktioissa suositaan edelleen vahvaa nukleofiiliä. Erona on se, että vahva nukleofiili, joka on myös vahva emäs, saa nukleofiilin hyökkäämään β-hiilen vedyn kimppuun α-karbokationin sijasta. Nukleofiili/emäs sitten irrottaa vedyn, jolloin sidoselektronit putoavat sisään ja tuottavat pi-sidoksen karbokationin kanssa.

Koska vety ja poistuva ryhmä häviävät kahdessa erillisessä vaiheessa ja koska sillä ei ole vaatimuksia geometrian suhteen, E1-mekanismi tuottaa luotettavammin tuotteita, jotka noudattavat Zaitsevin sääntöä.