SN2reaksjoner

SN2reaksjoner er en gruppe nucleophilic substitutionsreaksjoner hvor et nukleofilt angrep skjer samtidig med at en avgangsgruppe forlater et mettet karbon, i et konsertert trinn. Reaksjonen innebærer ofte backside-angrep og fører til substitusjon med endring i kinematikk og, for kirale sentre, inversjon av konfigurasjonen.

Mekanisme og kinetikk

SN2reaksjonen foregår i én overgangstilstand der det nye C–Nukleofil-bildet bygges opp mens avgangsgruppen brytes ned. Dette gir en konsertert prosess der hastigheten avhenger av både substratet og nukleofilen: rate = k[substrat][nukleofil]. Backside-angrepet fører til Walden-inversjon ved et kiralt sentrums sted der avgangsgruppen sitter. Sterke, voksende nukleofiler og bra avgangsgrupper fremmer reaksjonen, mens sterkt hindrende substrater hemmer den.

Substrater, avgangsgrupper og løsningsmidler

SN2reaksjoner favoriserer små og mindre hindrende substrater; methyl og primærkjerne sender reaksjonen raskere enn sekundær, mens tertiær karbon er sterkt motstandsdyktig på grunn av sterisk hinder. Gode avgangsgrupper inkluderer I−, Br−, Cl− og tosylat/mesylat-grupper; F− er vanligvis lite god som avgangsgruppe i SN2. Løsningsmidler påvirker også hastigheten: polare aprotiske løsningsmidler (som DMSO, DMF, acetonitril) øker SN2-hastigheten ved å redusere nucleophiles solvatisjon, mens protiske løsningsmidler (som vann, alkohol) kan binde og dempe nukleofilen og dermed senke reaksjonen.

Nukleofiler og stereokjemi

SN2reaksjonen foregår ofte med sterke, gjerne negativt laddede nukleofiler (CN−, RO−, SR−, N3−, etc.). For kirale substrater gir angrepet invertasjon av stereokameratet. Hvis substratet ikke er kiralt, eller hvis det finnes symmetri, vil produktet være achiralt eller vise konfigurasjonsendring som følge av angrepsretningen. SN2 står i kontrast til SN1, som involverer dannelse av carbokation og ofte racemisering.

Anvendelser

SN2reaksjoner brukes bredt i syntese til å bytte ut halogenatomer med ulike nukleofiler, ofte i organiske og medicinal chemistry for å introdusere funksjonelle grupper eller definere stereokontroll. Begrensninger inkluderer hinder og behovet for en god avgangsgruppe samt passende løsning.