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Aufklärung von Reaktionsmechanismen (gesamt)

Unterscheidung zwischen SN1- und SN2-Mechanismus

Bei der bimolekularen nucleophilen Substitution (SN2-Reaktion) am gesättigten sp3-Kohlenstoff-Atom kommt es aufgrund des konzertierten Mechanismus mit Rückseitenangriff durch das Nucleophil zu einer Konfigurations-Umkehr (Walden-Umkehr). Das planare Carbenium-Ion, das im SN1-Mechanismus als Zwischenstufe auftritt, weist hingegen keine für den Angriff des eintretenden Nucleophils bevorzugte Seite auf. Als Ergebnis der reinen SN1-Reaktion kommt es deswegen zur vollständigen Racemisierung. Untersucht man also den Mechanismus von Substitutionen an asymmetrisch substituierten sp3-Kohlenstoff-Atomen, so kann anhand der Stereochemie des Produktes zwischen SN1- und SN2-Mechanismus unterschieden werden:

  • Vollständige Racemisierung bedeutet einen Verlauf nach SN1.
  • Vollständige Inversion bedeutet einen Verlauf nach SN2.
Abb.1
SN2- und SN1-Mechanismus

Nu = eintretendes Nucleophil, NuF = austretendes Nucleofug, R1 bis R3 = beliebige Reste.

In der Praxis tritt häufig der Fall einer nur teilweisen Racemisierung auf. Dabei handelt es sich um SN1-Reaktionen mit mehr oder weniger großem SN2-Anteil, bei denen das Nucleofug und das Carbenium-Ion vor dem Angriff des Nucleophils zwar weitgehend, aber eben nicht völlig in "freie" (solvatisierte) Ionen dissoziiert sind. Als Folge ist dann doch eine Seite des Carbenium-Ions für das eintretende Nucleophil leichter zu erreichen als die andere Seite. Findet man den Fall einer teilweisen Racemisierung, so sind natürlich auch wertvolle Informationen zum Mechanismus gewonnen.

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