Steuerung in Richtung $\text{E}2$-Mechanismus

• Um die $\text{E}2$-Eliminierung zu begünstigen, kommen möglichst stärkere, nicht nucleophile Basen mit sterisch anspruchsvollen Substituenten zum Einsatz.
• Zu den schwächeren, sterisch anspruchsvollen, nicht nucleophilen Basen gehören z. B. DBN (1,5-Diazabicyclo[4.3.0]nonen) und DBU (1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undecen).
• Beispiele für sehr starke, nicht nucleophile Basen sind die Lithiumdialkylamide LDA (Lithiumdiisopropylamid) und LHMDS (Lithiumhexamethyldisilazid).
• Mit DBN, DBU, LDA und LHMDS gelingen selbst mit Substraten wie primären und sekundären Alkylhalogeniden und -sulfonaten chemoselektiv $\text{E}2$-Eliminierungen. Dies ist ungewöhnlich, weil vor allem bei primären Alkylverbindungen die ${\text{S}}_{\text{N}}2$-Reaktion im Vergleich zur $\text{E}2$-Eliminierung normalerweise stark begünstigt ist.

Abb.2

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Abb.3

Abb.4

Abb.5

Abb.6

Abb.7

• Leicht erhältlich und häufig für chemoselektive ($\text{E}2$ statt ${\text{S}}_{\text{N}}2$) $\text{E}2$-Eliminierungen wird auch die starke Base Kalium-tert-butanolat eingesetzt.
• Neben diesen zum Teil recht speziellen Basen für schwierige Fälle sind vor allem die leichter erhältlichen Basen Hydroxid, Alkoholat (auch primäre und sekundäre Alkoholate neben Kalium-tert-butanolat) und Amid, die aber oft wesentlich weniger sterisch anspruchsvoll sind, in $\text{E}2$-Eliminierungen von präparativer Bedeutung.

Steuerung in Richtung ${\text{S}}_{\text{N}}2$-Mechanismus

• Um die ${\text{S}}_{\text{N}}2$-Reaktion zu begünstigen und die $\text{E}2$-Eliminierung weitgehend zu verhindern, dürfen keine zu starken Basen eingesetzt werden. Zwar steigt mit der Basizität im Allgemeinen auch die Nucleophilie, da beide Eigenschaften eng mit der Verfügbarkeit von freien, nicht bindenden Elektronenpaaren korreliert sind. Aber in der Regel wächst die Basizität schneller als die Nucleophilie, d. h. mit steigender Basizität drängt sich die $\text{E}2$-Eliminierung gegenüber der ${\text{S}}_{\text{N}}2$-Reaktion immer mehr in den Vordergrund. Dieser Effekt ist auch schon ohne sterisch anspruchsvolle Substituenten zu beobachten, kann durch diese aber noch verstärkt werden.
• ${\text{S}}_{\text{N}}2$-Reaktionen ohne nennenswerte $\text{E}2$-Eliminierungen als Nebenreaktionen erzielt man daher nur mit starken Nucleophilen, deren Basizität gleichzeitig möglichst gering ist.

Hinweis

Nach einer groben Faustregel reagieren Nucleophile mit geringerer Basizität als das Hydroxidion z.B. mit primären und sekundären Alkylhalogeniden eher nach ${\text{S}}_{\text{N}}2$, mit Nucleophilen größerer Basizität eher nach $\text{E}2$.

• Allerdings ist das Nucleophil für eine ${\text{S}}_{\text{N}}2$-Reaktion nicht so frei wählbar wie die Base für eine $\text{E}2$-Eliminierung, weil das Nucleophil in einer ${\text{S}}_{\text{N}}2$-Reaktion im Gegensatz zur Base in einer $\text{E}2$-Eliminierung zum Bestandteil des Produktmoleküls wird. Die Wahl des Nucleophils hängt also auch von der angestrebten Produktstruktur ab.
• Da das elektrophile C-Atom in einer ${\text{S}}_{\text{N}}2$-Reaktion eine eher weiche Lewis-Säure darstellt, reagiert es außerdem besonders gut mit einer weichen Lewis-Base. Die besten Voraussetzungen für chemoselektive (${\text{S}}_{\text{N}}2$ statt $\text{E}2$) ${\text{S}}_{\text{N}}2$-Reaktionen bieten somit verhältnismäßig schwache, weiche Basen, die gleichzeitig starke Nucleophile sind, d. h. die relativ leicht verfügbare und leicht polarisierbare freie Elektronenpaare besitzen, ohne gleichzeitig eine besonders hohe Basizität aufzuweisen (vgl. dazu: HSAB-Konzept). Dazu zählen z. B. Anionen wie Hydrogensulfid (HS¯), Alkylsulfid (RS¯), Iodid (I¯) und Cyanid (CN¯).

Abb.8

HS¯  ›  RS¯  ›  ArS¯  ›  I¯  ›  CN¯  ›  OH¯  ›  ${\text{N}}_3$¯  ›  Br¯  ›  ArO¯  ›  Cl¯  ›  AcO¯  ›  ${\text{H}}_2\text{O}$

Nucleophilie einiger schwach und mittelstark basischer Nucleophile in ${\text{S}}_{\text{N}}2$-Reaktionen