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Eliminierung und deren 3D-Visualisierung

Varianten der Eliminierung

Grundsätzlich gibt es für eine 1,2-Eliminierung zwei mechanistische Möglichkeiten: Die Abspaltung der Gruppen erfolgt mehr oder weniger gleichzeitig oder aber nacheinander.

E1-Eliminierung

Charakteristisch für die E1-Eliminierung ist der Verlauf über ein Carbenium-Ion als Zwischenstufe. Dieser Mechanismus wird also bevorzugt an solchen Molekülen ablaufen, die leicht Carbenium-Ionen bilden können. Im ersten Schritt der Reaktion wird die Abgangsgruppe X unter Bildung des Carbenium-Ions abgespalten. Diese Dissoziation ist gleichzeitig der geschwindigkeitsbestimmende Schritt. Da die Base an diesem Schritt nicht beteiligt ist, spielt ihre Konzentration für die Geschwindigkeit der gesamten Reaktion keine Rolle. Im zweiten Schritt greift die Base ein Proton am benachbarten C-Atom an. Die C-H-Bindung wird gespalten und es entsteht ein Olefin.

Abb.1
Mechanismus der E1-Eliminierung

2D-Animation der E1 -Eliminierung

E2-Eliminierung

Verläuft der Mechanismus ohne Zwischenstufe in einem Schritt, spricht man von einer E2-Eliminierung. Die Base greift das H-Atom an und gleichzeitig erfolgt eine Elektronenpaarverschiebung in Richtung der zweiten Abgangsgruppe. Dabei werden beide Bindungen konzertiert gespalten. Als Produkte entstehen die protonierte Base, ein Olefin und die negativ geladene zweite Abgangsgruppe, z.B. ein Halogenid-Ion.

Abb.2
Mechanismus der E2-Eliminierung

Stehen die abzuspaltenden Reste, das Proton und die Abgangsgruppe X trans zueinander, d.h. nehmen sie die anti-periplanare Konformation ein, handelt es sich um eine anti-Eliminierung. Sind sie aber syn-periplanar zueinander ausgerichtet, spricht man von einer syn-Eliminierung. In der Regel dominiert die anti-Eliminierung, da die dazu notwendige gestaffelte Konformation meist ohne großen Energieaufwand erreicht werden kann. Sterische Hinderungen können zu einer Bevorzugung der syn-Eliminierung führen.(Graphische Veranschaulichung)

2D-Animation der E2 -Eliminierung

E1cB-Eliminierung

Eine Alternative zum E1-Mechanismus ist der E1cB-Weg, bei dem die Reihenfolge der abgespaltenen Reste umgekehrt ist.

Abb.3
Mechanismus der E1cB-Eliminierung

Bei der E1cB-Eliminierung wird zuerst durch die Base zum entsprechenden Anion deprotoniert und dann die Abgangsgruppe X abgespalten. Bei der E1-Eliminierung spaltet sich im ersten Schritt die Abgangsgruppe unter Bildung eines Kations ab und dann folgt die Deprotonierung. Voraussetzung für die E1cB-Eliminierung ist die Bildung eines stabilen Carbanions.

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