Nucleophile Substitutionen

-(Substitution nucleophiler Art 1) nukleophile Substitutionsreaktion, bei der die nucleophile Reagenz das ursprünglich gebundene Abgangsgruppen-Ion in einer zweistufigen Reaktion ersetzt.

-Typischerweise findet eine SN1-Reaktion in polaren protischen Lösungsmitteln statt, die das Abgangsgruppen-Ion stabilisieren können und das Bilden von carbokationischen Zwischenprodukten erleichtern.

-Ein protisches Lösungsmittel ist ein Lösungsmittel, das in der Lage ist, Protonen abzugeben und somit eine Säure-Base-Reaktion zu fördern.

Lösungsmittel einer SN1 Reaktion:

-Alkohole (wie Methanol, Ethanol), Ammoniak und Wasser. Diese Lösungsmittel sind in der Lage, polarisierte Bindungen aufrechtzuerhalten und damit die Reaktivität der Reaktionskomponenten zu erhöhen.

-Das Lösungsmittel stabilisiert das intermediäre carbokationische Zwischenprodukt durch solvatierende Wirkung und erleichtert so das Auftreten von SN1-Reaktionen.

-die Wahl des geeigneten Lösungsmittels für eine bestimmte SN1-Reaktion hängt von mehreren Faktoren ab, wie z.B. der Struktur der reaktiven Moleküle, der Art des nucleophilen Reagenzes und der gewünschten Reaktionsbedingungen.

(Substitution nucleophiler Art 2) ist eine Art von nukleophiler Substitutionsreaktion, bei der die nucleophile Reagenz das Abgangsgruppen-Ion in einem einzigen Reaktionsschritt direkt ersetzt. Typischerweise findet eine SN2-Reaktion in aprotischen, polar-azeotropen Lösungsmitteln statt, die das Abgangsgruppen-Ion stabilisieren können und eine hohe Mobilität der Reaktionskomponenten ermöglichen.

Aprotische Lösungsmittel enthalten keine protonierbaren Gruppen wie -OH oder -NH, und sie können keine Wasserstoffbrückenbindungen bilden. Daher stören sie nicht den Angriff des nucleophilen Reaktionspartners.

-Polar-azeotrope Lösungsmittel sind eine besondere Art von aprotischen Lösungsmitteln, die einen sehr geringen Dampfdruck und eine hohe Polarisierung aufweisen. Sie sind in der Lage, die Lösungsmittel-Stabilitäts-Konstante (die Fähigkeit eines Lösungsmittels, Ionen zu lösen und zu stabilisieren) zu erhöhen, wodurch das Abgangsgruppen-Ion stabilisiert wird.

Beispiele für aprotische, polar-azeotrope Lösungsmittel, die für SN2-Reaktionen verwendet werden können, sind Dimethylsulfoxid (DMSO), Acetonitril und Dimethylformamid (DMF).

Diese Lösungsmittel haben eine hohe Dielektrizitätskonstante, eine hohe Polarität und eine geringe Wasserstoffbrückenbindungsfähigkeit, wodurch sie in der Lage sind, polarisierte Bindungen aufrechtzuerhalten und die Reaktivität der Reaktionskomponenten zu erhöhen.

der Verzweigungsgrad des Moleküls an dem ein Nucleophil ausgetauscht wird.

dieser geht darauf ein, wie geschützt oder ungeschützt das Molekül ist.

-hoher Verzweigungsgrad: nur SN1, da durch die Verzweigung normalerweise ein Carbeniumion durch einen +I-Effekt oder +M-Effekt stabilisiert wird

-geringe Verzweigung: eine SN2 Reaktion wird möglich, da die Rückseite nun angegrifffen werden kann, wodurch sich ein Rückseitenangriff ergibt. (Obviously)

bei hoher Temperatur wird eine SN1 Reaktion erwartet, da durch die hörere Temperatur die Abspaltung einer Abgangsgruppe bzw. die bildung des Carbeniumions ermöglicht wird

wenn die Temperatur geringer ist, wird eine SN2 Reaktion besser ermöglicht, da die Moleküle sich gut nebeneinander anlagern können. dadurch wird der Übergangszustand schneller erreicht

Der mesomere Effekt beschreibt die Verschiebung von Elektronen zwischen Atomen in einem Molekül aufgrund von Resonanz. In aromatischen Systemen können Elektronen durch Mesomerie-Effekte delokalisiert werden, was zu einer Veränderung der Verteilung der Elektronendichte in der Nähe des elektrophilen Substitutionszentrums führt. Der Effekt kann dabei elektronenziehend oder elektronenschiebend sein.

Induktive Effekte beschreiben die Veränderung der Polarität einer chemischen Bindung aufgrund von Elektronegativitätsunterschieden zwischen Atomen. Induktive Effekte beeinflussen die Elektronendichte eines Moleküls durch die Übertragung von Elektronen von einem Atom zum anderen, was zu einer Ladungstrennung im Molekül führen kann.

Nitro-Substituent (-NO2) bei aromatischen Verbindungen. Der Nitro-Substituent ist elektronenziehend und deaktiviert das aromatische Ringsystem gegenüber der EAS an der ortho- und para-Position. Dies liegt daran, dass die negativ geladene Sauerstoffgruppe durch Mesomerie die Elektronendichte des Rings in ihrer Umgebung reduziert, was eine höhere elektrophile Stärke erfordert, um eine Substitution an der ortho- und para-Position zu erreichen. Im Gegensatz dazu kann der Nitro-Substituent bei Substitutionen an der meta-Position elektrodirektiv wirken, da das negativ geladene Sauerstoffatom die Bildung eines Zwischenprodukts stabilisieren kann, in dem die positive Ladung an die meta-Position verschoben ist. Daher ist die Nitrierung einer Nitrobenzol-Verbindung bevorzugt an der meta-Position.

Ein Beispiel für einen induktiven Effekt ist der Alkyl-Substituent (-CH3) bei aromatischen Verbindungen. Der Alkyl-Substituent ist elektronenschiebend und aktiviert das aromatische Ringsystem gegenüber der EAS an der ortho- und para-Position. Dies liegt daran, dass das Elektronendichteprofil des Ringsystems durch den Alkyl-Substituenten verändert wird, so dass die Elektronendichte an den ortho- und para-Positionen erhöht wird. Daher ist die EAS einer Toluol-Verbindung an der ortho- und para-Position bevorzugt, im Gegensatz zur meta-Position.

nicht festgelegt, da Benzol keine gruppen am Aromaten hat, es weist eine mesomere Grenzstruktur auf

da keine gruppe vorhanden ist, gibt es auch keine dirigierende Wirkung, die Position ist also nicht festgelegt bzw kann nicht mit meta-, ortho-, oder para-Position benannt werden

Hydroxy rest hat einen dirigierenden +M-Effekt

dadruch angriff in ortho-oder para-Position

Elektrophil biindet bevorzugt an der meta-Position

durch die Carboxylgruppe ist ein -M-Effekt zu beobachten

dieser erzeugt eine positive Ladung in ortho-und para-Stellung, an der das Elektrophil weniger bindet. es entstehen also überwiegend meta Produkte