En **SN1-reaksjon** (unimolekylær reaksjon) er en substitusjons reaksjon i organisk kjemi. Tallet 1 er brukt til å indikere mekanismen som treg og konsentrasjonsavhengig av substratet, ikke nukleofile reagenset. Det vil si mekanismen inkluderer *kun én* av de to reaktantene når det gjelder reaksjonsfart. Dette forholdet gjelder situasjoner der mengden nukleofiler er mye større enn mellomproduktet. I stedet kan hastighetsligningen beskrives mer nøyaktig ved bruk av steady-state kinetikk. Reaksjonen involverer et karbonkationmellomprodukt og blir ofte sett i reaksjoner av sekundære eller tertiære alkylhalogenider under sterkt basiske betingelser eller, under sterkt sure betingelser, med sekundære eller tertiære alkoholer. Med primære og sekundære alkylhalogenider oppstår den alternative SN2-reaksjonen. I uorganisk kjemi er SN1-reaksjonen ofte kjent som den dissosiative mekanismen. Denne dissosiasjonsveien er godt beskrevet av cis-effekten. En reaksjonsmekanisme ble først foreslått av Christopher Ingold i 1940. Denne reaksjonen avhenger ikke mye av styrken til nukleofilen i motsetning til SN2-mekanismen. Denne typen mekanisme innebærer to trinn. Det første trinnet er ionisering av alkylhalogenid i nærvær av vandig aceton eller etylalkohol. Dette trinnet gir et karbonkation som mellomprodukt.

Mekanisme
---------

SN1 foregår over flere prosesser (steg). Første steget er tregt, og her brytes bindingen og substratet ioniseres. I neste steg, som er raskt, danner karbokationet binding med nulkeofile reagenset. Hvis nukleofile reagenset er et nøytralt molekyl, som for eksempel vann og alkohol, vil oksygen-atomet avgi et proton (H+) i tredje og siste steg. 

Bindingen brytes (C-L) og danner et karbonkation.Et eksempel på en reaksjon som finner sted med en SN1-reaksjonsmekanisme er hydrolyse av tert-butylbromid som danner tert-butanol: 

  

  

Denne SN1-reaksjonen finner sted i tre trinn: 

1. Dannelse av en tert-butyl karbonkationet ved separasjon av en utgående gruppe (et bromidanion) fra karbonatomet: dette trinnet er tregt.
2. Nukleofilt angrep:Rekombinasjon av karbonkation med nukleofil  karbonkationet reagerer med nukleofilen. Hvis nukleofilen er et nøytralt molekyl (dvs. et løsningsmiddel), kreves et tredje trinn for å fullføre reaksjonen. Når løsningsmidlet er vann, er mellomproduktet et oksoniumion. Dette reaksjonstrinnet er raskt.
3. Deprotonering: Fjerning av et proton på den protonerte nukleofilen der vann som fungerer som en base som danner alkoholen og et hydroniumion. Dette reaksjonstrinnet er raskt.

Hastighetslov
-------------

Selv om hastighetsloven for SN1-reaksjonen ofte blir ansett som første orden for alkylhalogenid og nulte orden for nukleofil, er dette en forenkling som bare gjelder under visse forhold. Selv om det også er en tilnærming, gir hastighetsloven avledet fra steady state approksimasjonen mer innsikt i den kinetiske oppførselen til SN1-reaksjonen. Vurder følgende reaksjonsskjema for mekanismen vist ovenfor: 

Selv om det er en relativt stabil tertiær karbonkation, er tert-butylkation en høyenergiart som er tilstede i svært lav konsentrasjon og ikke kan observeres direkte under normale forhold. Dermed kan steady state brukes på dette speciet: 

1. Steady state forutsetning: {\displaystyle {\frac {d[tBu^{+}]}{dt}}=0=k\_{1}[tBuBr]-k\_{-1}[tBu^{+}][Br^{-}]-k\_{2}[tBu^{+}][H\_{2}O]}
2. Konsentrasjon av t-butylkation, basert på steady state antagelsen: {\displaystyle [tBu^{+}]={\frac {k\_{1}[tBuBr]}{k\_{-1}[Br-]+k\_{2}[H\_{2}O]}}}
3. Total reaksjonshastighet, forutsatt rask sluttrinn: {\displaystyle {\frac {d[tBuOH]}{dt}}=k\_{2}[tBu^{+}][H\_{2}O]}
4. Steady state hastighetslov, ved å koble (2) til (3): {\displaystyle {\frac {d[tBuOH]}{dt}}={\frac {k\_{1}k\_{2}[tBuBr][H\_{2}O]}{\_{k-1}[Br^{-}]+k\_{2}[H\_{2}O]}}}

Under normale syntetiske forhold er den inngående nukleofilen mer nukleofil enn den utgående gruppen og er til stede i overskudd. Videre blir kinetiske eksperimenter ofte utført under innledende hastighetsbetingelser (5 til 10% konvertering) og uten tilsetning av bromid, så [Br–] er ubetydelig. Av disse grunner holder ofte k-1 [Br–] ≪ k2 [H2O]. Under disse forholdene reduserer stady state approksimasjonen hastighetsloven til {\displaystyle {\frac {d[tBuOH]}{dt}}={\frac {k\_{1}k\_{2}[tBuBr][H\_{2}O]}{k\_{2}[H\_{2}O]}}=k\_{1}[tBuBr]}. Under disse forholdene påvirker ikke konsentrasjonen av nukleofilen hastigheten på reaksjonen, og endring av nukleofilen (f.eks. Fra H2O til MeOH) påvirker ikke reaksjonshastigheten, selv om produktet selvfølgelig er annerledes. I dette regimet er det første trinnet (ionisering av alkylbromidet) sakte, hastighetsbestemmende og irreversibelt, mens det andre trinnet (nukleofil tilsetning) er raskt og kinetisk usynlig. 

Imidlertid kan ikke første ordens reaksjonskinetikk observeres under visse forhold. Spesielt når det er en stor konsentrasjon av bromid tilstede mens konsentrasjonen av vann er begrenset, blir det motsatte av det første trinnet kinetisk. Som stady state approksimasjonen og hastighetsloven indikerer, er det under disse forholdene en brøk (mellom null og første orden) avhengighet av [H2O], mens det er en negativ brøkordeavhengighet av [Br–]. Dermed blir SN1-reaksjoner ofte observert å bremse når en eksogen kilde fra den utgående gruppen (i dette tilfellet bromid) blir tilsatt til reaksjonsblandingen. Dette er kjent som den vanlige ioneffekten, og observasjonen av denne effekten er bevis for en SN1-mekanisme (selv om fraværet av en felles ioneffekt ikke utelukker det).

Omfang
------

SN1-mekanismen har en tendens til å dominere når det sentrale karbonatomet er omgitt av store grupper fordi slike grupper hindrer SN2-reaksjonen. I tillegg øker store substituenter på det sentrale karbonet hastigheten på dannelsen av karbonkationer på grunn av mindre sterisk belastning som oppstår. Den resulterende karbonkationet er også stabilisert av både induktiv stabilisering og hyperkonjugering fra tilknyttede alkylgrupper. Hammond-Leffler postulatet antyder at også dette vil øke frekvensen av dannelse av karbonkationet. SN1-mekanismen dominerer derfor i reaksjoner ved tertiære alkylsentre. 

Et eksempel på en reaksjon som foregår på en SN1-måten er syntesen av *2,5-diklor-2,5-dimetylheksan* fra dens tilsvarende diol med konsentrert saltsyre: 

  

  

  

  

Når alfa- og beta-substitusjonene øker med hensyn til utgående grupper, blir reaksjonen avledet fra SN2 til SN1.

Stereokjemi
-----------

Karbonkationmellemproduktet dannes i reaksjonens hastighetsbestemmende trinn er et *sp2* hybridisert karbon med trigonal plant molekylgeometri. Dette tillater to forskjellige måter for det nukleofile angrepet, en på hver side av det plane molekylet. Hvis ingen av metodene er foretrukket, forekommer disse to måtene likt, og gir en racemisk blanding av enantiomerer hvis reaksjonen finner sted i et stereosenter. Dette er illustrert nedenfor i SN1-reaksjonen av S-3-klor-3-metylheksan med et jodidion, som gir en racemisk blanding av 3-jod-3-metylheksan: 

Imidlertid kan et overskudd av en stereoisomer observeres, ettersom den utgående gruppen kan forbli i nærheten av karbonkationmellemproduktet i kort tid og blokkere nukleofilt angrep. Dette står i kontrast til SN2-mekanismen, som er en stereospesifikk mekanisme der stereokjemi alltid er invertert når nukleofilen kommer inn fra baksiden av den utgående gruppen.

Se også
-------

* SN2 reaksjon
* E1 reaksjon
* E2 reaksjon

Referanser
----------

1. ↑  Wade, L. G. (2010). *Organic chemistry* (7th ed utg.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-321-59231-6. OCLC 268789370. CS1-vedlikehold: Ekstra tekst (link)
2. ↑  March, Jerry (1992). *Advanced organic chemistry : reactions, mechanisms, and structure* (4th ed utg.). New York: Wiley. ISBN 0-471-60180-2. OCLC 25204734. CS1-vedlikehold: Ekstra tekst (link)
3. ↑  Bateman, Leslie C.; Church, Mervyn G.; Hughes, Edward D.; Ingold, Christopher K.; Taher, Nazeer Ahmed (1940). «188. Mechanism of substitution at a saturated carbon atom. Part XXIII. A kinetic demonstration of the unimolecular solvolysis of alkyl halides. (Section E) a general discussion». *Journal of the Chemical Society (Resumed)* **(engelsk)**: 979. ISSN 0368-1769. doi:10.1039/jr9400000979. Besøkt 19. april 2021.
4. ↑  Peters, Kevin S. (1. mars 2007). «Nature of Dynamic Processes Associated with the SN1 Reaction Mechanism». *Chemical Reviews*. 3. 107: 859–873. ISSN 0009-2665. doi:10.1021/cr068021k. Besøkt 19. april 2021.
5. ↑  Anslyn, Eric V. (2006). *Modern physical organic chemistry*. Mill Valley, California: University Science Books. s. 638–639. ISBN 1-891389-31-9. OCLC 55600610.
6. ↑  Lowry, Thomas H. (1987). *Mechanism and theory in organic chemistry* (3rd ed utg.). New York: Harper & Row. s. 330–331. ISBN 0-06-044084-8. OCLC 14214254. CS1-vedlikehold: Ekstra tekst (link)
7. ↑  Wagner, Carl E.; Marshall, Pamela A. (1. januar 2010). «Synthesis of 2,5-Dichloro-2,5-dimethylhexane by an SN1 Reaction». *Journal of Chemical Education*. 1. 87: 81–83. ISSN 0021-9584. doi:10.1021/ed8000057. Besøkt 19. april 2021.
8. ↑  Sorrell, Thomas N. (1999). *Organic chemistry*. Sausalito, Calif.: University Science Books. ISBN 0-935702-47-4. OCLC 40076714.

Litteratur
----------

* Harold Hart, Lesilie E. Craine, David J. Hart, Christopher M. Hadad (2007). *Organic Chemistry, A short course*. Houghton Mifflin Company. ISBN 0-618-59073-0. CS1-vedlikehold: Flere navn: forfatterliste (link)

Eksterne lenker
---------------

* Chemhelper – SN1 Mechanism

| * v
* d
* r
Fundamentale reaksjonsmekanismer |
| --- |
| Nukleofil substitusjon  | 
* Unimolekylær reaksjon (SN1)
* Substitusjon nukleofil bimolekylær reaksjon (SN2)
* Nukleofil aromatisk substitusjon (SNAr)
* Nukleofil intramolekylær substitusjon (SNi)
* Nukleofil acyl substitusjon (SNAcyl)

 |
| Eliminasjonsreaksjon | 
* Unimolekylær elimination (E1)
* E1cB-eliminasjonsreaksjon
* Bimolekylær eliminering (E2)

 |
| Addisjonsreaksjon | 
* Elektrofil addisjon
* Nukleofil addisjon
* Friradikal-addisjon
* Sykloaddisjon

 |
| Relaterte temaer | 
* Elementær reaksjon
* Molekylaritet
* Stereokjemi
* Katalyse
* Kollisjonsteori
* Løsemiddeleffekter
* Pil skyving

 |
| Kjemisk kinetikk | 
* Hastighetsligning
* Hastighetsbestemmende trinn

 |
| 
* Commons-side **Commons**

 |