SN1-reaktsioon

{{PEALKIRI:SN1-reaktsioon}}
Orgaanilises keemias tähendab SN1-reaktsioon keemilise ühendi funktsionaalrühma asendumist mingi teise funktsionaalrühmaga, kusjuures see protsess toimub esimest järku nukleofiilse asendusena (unimolecular (1) nucleophilic (N) substitution (S)). Sellele reaktsioonile on iseloomulik karbokatioonse intermediaadi (vaheühendi) moodustumine esimeses kiirust limiteerivas staadiumis. 

Lühiealise suure reaktsioonivõimega karbokatioonse intermediaadi teke on tavaline tertsiaarsete alküülhaliidide reaktsioonil aluselistes tingimustes või tertsiaarsete alkoholide korral happelistes tingimustes. Nendes reaktsioonides realiseerub SN1 reaktsiooni mehhanism.

Primaarsete haliidide ja alkoholide korral esineb SN2 reaktsiooni mehhanism. Sekundaarsete korral olenevalt mitmetest faktoritest võib esineda kas SN1 või SN2 või mõlemad need mehhanismid.

 SN1 mehhanism
SN1 reaktsioonid kulgevad kahes või kolmes staadiumis, kusjuures esimeses staadiumis moodustub karbokatioonset tüüpi intermediaat.

Näitena on siin tert-butüülbromiidi hüdrolüüs, mille tulemusel saadakse tert-butüülalkohol. Brutoreaktsioon:
reaction tert-butylbromide water overall
See protsess toimub üle kolme staadiumi. Elementaarreaktsioonid:
Bromiidaniooni (lahkuv rühm) eraldumine  tert-butüülkatiooni moodustumisega. See polaarse üksiksideme Cδ+-Xδ- spontaanne heterolüüs on kiirust limiteeriv staadium ja pöörduv reaktsioon. Mida stabiilsemad on tekkiv karbokatioon ja lahkuv rühm, seda kiirem on kogu SN1 reaktsioon. Kogu protsessi kiiruse (v) määrab karbokatiooni tekke kiirus, s.t. kiirus ei sõltu vee (nukleofiili) kontsentratsioonist:
v = k[RBr], kus k on kiiruskonstant ja [RBr] on tert-butüülbromiidi kontsentratsioon.
SN1 mechanism: dissociation to carbocation
Karbokatiooni kiire reaktsioon kõige kättesaadavama nukleofiiliga, antud juhul vee keskkonnas H2O molekuliga. Moodustub uus intermediaat, oksooniumioon. Nukleofiili kontsentratsioon ei mõjuta kogu protsessi kiirust.
Recombination of carbocation with nucleophile
Oksooniumiooni kiire deprotoneerimine vee molekuli kui aluse toimel. Saadakse asendusprodukt.
Proton transfer forming the alcohol

 SN1 stereokeemia
Kuna vaba orbitaaliga karbokatioon on planaarse ehitusega, siis võib nukleofiili liitumine sellele toimuda emba-kumba küljelt. Selle tagajärjel esialgne süsiniku (reaktsioonitsentri) konfiguratsioon kaob – tekib kahe võimaliku ühendi (erinevate konfiguratsioonidega stereoisomeerid) segu, s.t. enantiomeerse lähteühendi korral on tulemuseks asendusproduktide ratseemiline segu.

Kõrvalreaktsioonid
Valdavad konkureerivad reaktsioonid on SN2, E1, E2 ja karbokatiooni võimalikud isomerisatsioonid.

Reagentide ja tingimuste mõju
Reaktsiooni tulemus sõltub lähteühendi (substraadi) keemilisest struktuurist, eeskätt karbokatiooni stabiliseeritusest, steerilistest faktoritest ja naaberrühmade osalusest.

Karbokatiooni stabiilsus oleneb positiivse laengu delokalisatsioonist; stabiilsust soodustavad hüperkonjugatsioon ja konjugatsioon:

+CH2R  <  +CHRR’  <  +CRR’R’’

+CH2–Alk  <  +CH2–CH=CH2  <  +CH2–Ph  <  +CH2–OAlk

Reaktsiooni tulemust saab oluliselt mõjutada valides mitmeid faktoreid: lahkuva rühma iseloom (selle modifitseerimine), katalüsaator, solvendi omadused, nukleofiili omadused (nukleofiilsus ja aluselisus) jm.

Vaata ka
Nukleofiilne asendusreaktsioon
SN2 reaktsioon
SN1' reaktsioon
Asendusreaktsioon

Kategooria:Orgaanilised reaktsioonid