شيمي علمي براي زندگي امروز

استخلاف هسته دوستی تک مولکولی ( SN₁)

دراین نوع  واکنش ها  مرحله شکستن پیوند بر مرحله تشکیل پیوند جدید پیشی می گیرد . و واکنش ازطریق تشکیل یک کاربوکاتیون درمرحله واسطه  انجام می شود .پس حداقل دارای دو مرحله می باشد. در واکنش های چند مرحله ایی، مرحله کند تعیین کننده سرعت واکنش است.

مرحله کند این نوع  واکنش ها همان مرحله شکست پیوند است. درنتیجه سرعت واکنش نسبت به واکنش دهنده (سوبسترا ) ازمرتبه  1 ونسبت به واکنشگر ازمرتبه صفر است. زیرا هسته دوست در مرحله سریع واکنش به کاربوکاتیون حمله می کند. درنتیجه بر سرعت واکنش تاثیری ندارد.

 به یک نمونه از این واکنش ها توجه نمایید .

واکنش دهنده هایی، بامکانیسم SN1 واکنش می دهند،که درحالت واسطه بتوانند  کربوکاتیون نسبتا پایدار تولید  کنند.

مرتبه واکنش پذیری براساس نوع کربن درکاربوکاتیون در واکنش SN1  به این  ترتیب 

  (آلیل یا بنزیل یا یون های پایدار شده به وسیله رزونانس)ونوع سوم >> نوع دوم >> نوع اول> CH₃-Xاست .

این واکنش پذیری برمبنای پایداری کاربوکاتیون ها می باشد .وتایید کنندهآن است که واکنش SN1 دارای دو مرحله است.

مرحله آهسته ( تعیین کننده سرعت)  - یونش الکیل هالید وتشکیل یک کاربوکاتیون.

 مرحله تند - اضافه شدن نوکلئوفیل به کاربوکاتیون.

به عنوان مثال آبکافت بوتیل برمید بامکانیسم SN1 صورت می گیرد. 1 نشانده آن است که واکنش یک مولکولی و فقط یک ذره در مرحله آهسته واکنش درگیر است. در این واکنش سرعت واکنش  فقط به غلظت الکیل هالید وابسته است  نه نوکلئوفیل .

 حلال کافت ترسیو بوتیل برمیددرآبی که شامل مقداری سدیم هیدروکسید می باشد  به صورت زیر است.                           :          

به دیاگرام انرژی این  واکنش توجه کنید .تشکیل کاربوکاتیون دربالاترین سطح انرژی مرحله (آهسته ) و افزایش نوکلئوفیل به کاربوکاتیون مرحله.ی خیلی سریع است.

درمرحله واسطه چون  کاربوکاتیون تشکیل شده دارای آرایش مسطح ( هیبرید sp² ) می باشد واکنشگر به راحتی  ازهردوطرف به آن حمله می کند. اگر اتم کربنی که مورد حمله قرار گرفته نامتقارن باشد کاربوکاتیون واسطه  پایدار بوده ، به طوری که نتیجه یک واکنش SN₁ به یک مرکز کایرال کربن مخلوطی از هردو انانتیومر رامی دهد ویک محصول راسمیک حاصل خواهد شد.که ناشی از تشکیل هردو انانتیومر و وارونگی شکل درحمله به هردو طرف  مرکز کایرال  می باشد.

 درنتیجه  حلال کافت  -  1- کلرو 1 - فینیل بوتان  درآب محصول یک مخلوط راسمیک از انانتیومر الکل ها  وغیر فعال نوری می باشد  .

دراینجا کلیک کنید وشاهد انجام واکنش SN₁  بین مولکول 2- کلرو بوتان ویون هیدروکسید باشید .

استخلاف هسته دوستی تک مولکولی ( SN₁) بانوآرایی :

ازنظر سینیتکی واستروئوشیمی شبیه به مکانیسم SN₁ است بااین تفاوت که واکنشگر به اتم دیگری، غیرازاتمی که قبلا به هسته گریز متصل بود وصل می شود. و می تواند شامل نوآرایی یک یون کاربنیوم ویا یک یون آلیلی باشد.                                                            

این بحث ادامه دارد.

 منابع :

مکانیسم اکنش های آلی : دکتر علی سیدی

شیمی آلی : موریسون وبوید

فرهنگ مفاهیم شیمی آلی : ارچین، کاپلان ، مکومر،  ویلسون ، زیمر