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Tutorial MenueSubstitution und EliminierungLerneinheit 2 von 6

SN2 - Nucleophile Substitution zweiter Ordnung

Der Übergangszustand der SN2-Reaktion

Der stereochemisch eindeutige Verlauf der SN2-Reaktion unter Inversion der Konfiguration legt einen Reaktionsmechanismus mit einem einzigen Übergangszustand nahe. Dabei ist im Übergangszustand der zentrale Kohlenstoff von seinen drei Substituenten coplanar umgeben, muss also sp2- hybridisiert sein. Diese Anordnung spiegelt die bimolekulare Reaktion wieder, da sowohl das Nucleophil als auch das Elektrophil am Übergangszustand beteiligt sind.

Abb.1
Übergangszustand der SN2-Reaktion Chlormethan-Hydrolyse

Übergangszustände sind nicht fassbar, sie stellen ein Energiemaximum auf einer Potentialkurve dar. Sie sind extrem kurzlebig und dauern nur so lange, wie eine Molekülschwingung dauert, ca. 10-12 s; danach ist die Reaktion "gelaufen", entweder zurück zu den Edukten oder vorwärts zu den Produkten. Solche bimolekularen Reaktionen erfordern eine spezifische Orientierung der Moleküle im Übergangszustand. Der Übergangszustand ist also stärker geordnet als die Edukte und die Standardaktivierungsentropie (ΔS°) ist somit negativ. Je größer die Zunahme der Ordnung im Übergangszustand im Vergleich zu den Edukten ist, um so größer ist der Betrag von ΔS°. Dies erhöht die Aktivierungsenergie, die zum Überschreiten des Übergangszustands aufgebracht werden muss.

Abb.2
Bergrücken

In einer grafischen Darstellung des energetischen Verlaufs stellt dann auch der Übergangszustand keinen Punkt dar, sondern einen Bergrücken.Der Reaktionspfad beschreibt dabei die Route über den Bergrücken, die am wenigsten energieaufwändig ist. Die Breite des Bergrückens ist dabei eine Frage der Aktivierungsentropie - ein breiter Übergang bedeutet, dass es relativ viele Orientierungsmöglichkeiten der Reaktanden gibt, die alle zum Produkt führen können. Ein enger Pass ist charakteristisch für eine streng geordnete Geometrie.

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