VO Organische Chemie in der molekularen Biologie I

VO Organische Chemie I 14. Halogenkohlenwasserstoffe
im Energiediagramm:
Entscheidender Punkt für die Reaktionsgeschwindigkeit v ist die Bildung des
Übergangszustands; v ist daher proportional der Konzentrationen des nukleophilen
C–X X - C +
Nu–C
+ dann
+ Nu:
Teilchens und des Halogenwasserstoffs: v = k . [Nu:] . [R–C–X] . In der Reaktionskinetik
G
G * C
C–X
1
Nu–C G
+ G * 2
bezeichnet man eine Reaktion, die von zwei Konzentrationen abhängig ist, als eine
Reaktion 2. Ordnung. Daher heißt diese Substitutionsreaktion SN2-Reaktion.
2. Der Halogenkohlenwasserstoff spaltet sich unter Bildung eines Carbeniumions, wobei das
Gleichgewicht stark auf der linken Seite liegt (daher geht diese Reaktion sehr langsam vor
sich). Im folgenden Reaktionsschritt reagiert das Nu: blitzartig mit dem Carbeniumion.
Der Unterschied zur SN2-Reaktion wird im Energiediagramm deutlich sichtbar:
Es wird ersichtlich, dass hier eine 2-Stufen-Reaktion vorliegt: Erst Bildung des
Carbeniumions, dann Bindung des Nu:. Die erste Teilreaktion ist sehr langsam,
wohingegen die zweite blitzartig abläuft => v nur von der Konzentration des
Halogenkohlenwasserstoff abhängig: v = k . [R–C–X] (Reaktion 1. Ordnung). Daher nennt
man diesen Reaktionsmechanismus SN1-Reaktion.
Bei beiden Mechanismen handelt es sich um Extremfälle, die zwar vereinzelt vorkommen,
aber in der Praxis meist parallel zueinander ablaufen. Daher stellt sich die Frage, wann
welcher Mechanismus bevorzugt abläuft.
• Das Wesentliche bei der SN2-Reaktion ist die Bildung des Übergangszustandes. Die
Annäherung des Nu: an den Halogenkohlenwasserstoff bzw. an das halogenbindende
C-Atom wird essentiell von den räumlichen Gegebenheiten bestimmt: Am C-Atom
hängen ja drei Substituenten. Je größer diese Atome oder Atomgruppen sind, desto
schwieriger wird es für das Nu: sein, an das C-Atom heranzukommen und besagten
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C +