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SN2 - Nucleophile Substitution zweiter Ordnung

Die Stereochemie der SN2-Reaktionen

Da eine SN2-Reaktion bimolekular ist und somit von der Konzentration beider Edukte abhängt, stellt sich die Frage, wie die beiden Edukte im Übergangszustand angeordnet sind. Aus welcher Richtung tritt das Nucleophil ein, wo tritt die Abgangsgruppe aus, und in welchem Winkel stehen beide im Übergangszustand zueinander?

Der Austausch der Abgangsgruppe gegen das Nucleophil ist auf unterschiedlichen Wegen vorstellbar. Hier kann die Stereochemie wertvolle Hinweise zum Verlauf dieser Reaktion geben. Die stereochemische Analyse ist häufig eine der aussagekräftigsten Untersuchungen zur Aufklärung eines Reaktionsmechanismus.

Definition
Bleibt die Stereochemie der Ausgangsverbindung erhalten, d.h. das substituierende Nucleophil nimmt die gleiche stereochemische Position ein wie sie die Abgangsgruppe hatte, wird dies als Retention der Konfiguration bezeichnet.
Definition
Die Konfiguration der Ausgangsverbindung kann sich aber auch umkehren, dann wird bei dieser Reaktion die pyramidale Geometrie der Ausgangsverbindung umgeklappt. Dieses Umklappen ähnelt dem unerwünschten Umfalten eines Regenschirms bei zu starkem Wind. Dies wird dann als Inversion bezeichnet.

Es ist auch denkbar, dass beide Prozesse nebeneinander gleichzeitig ablaufen. Dies kann in gleichem oder auch ungleichem Ausmaß geschehen, wobei sich ein racemisches oder ein unbestimmtes Gemisch der beiden Enantiomeren ergeben würde.

Wird bei einer SN2-Reaktion ein reines Enantiomer verwendet, so sind also für das Produkt drei unterschiedliche Fälle vorstellbar:

  • Die ursprüngliche Anordnung der Substituenten bleibt erhalten (Retention).
  • Die ursprüngliche Anordnung wird umgekehrt (Inversion).
  • Es tritt sowohl Inversion wie auch Retention ein. Geschieht dies im gleichen Maß, so wird ein Racemat erhalten (Racemisierung).
Tab.1
Abb.1
Mouse
Abb.2

Ball & Stick-Darstellung Spacefill-Darstellung Stick-Darstellung Zurücksetzen

Die Reaktion kann natürlich nur bei chiralen Molekülen zu unterscheidbaren Produkten - den Enantiomeren - führen. Die beiden möglichen Enantiomere können durch ihre optische Rotation voneinander unterschieden werden.

Übungen

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