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Eliminierungen: Einführung und Mechanismen

Eliminierungen: β-Eliminierungen

Besonders wichtig zum Verständnis organischer Reaktionsmechanismen sind die 1,2- oder β-Eliminierungen. Die Substituenten, die eliminiert werden, sind dabei an zwei benachbarte, meist C-Atome gebunden.

Abb.1

Eine Base (B) abstrahiert eine Gruppe Y (meist ein H-Atom) und eine Abgangsgruppe X wird abgespalten. Zwischen den ehemaligen Anknüpfungspunkten der Gruppen X und Y bildet sich eine Doppelbindung. Wenn X stärker basisch ist als B, wird die Base wieder zurückgebildet und wirkt katalytisch.

Abb.2

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

Beide Bindungen werden gleichzeitig gespalten: 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.3
E2-Eliminierung

Zuerst wird X, dann H abgespalten: E1-Eliminierung

Die C-X-Bindung wird im geschwindigkeitsbestimmenden ersten Schritt unter Bildung eines Carbenium-Ions (kationische Zwischenstufe) gespalten. Die Base abstrahiert im zweiten Schritt ein Proton unter Bildung des Olefins.

Abb.4
E1-Eliminierung

Die Bindungsspaltung kann in seltenen Fällen in umgekehrter Reihenfolge verlaufen. In diesem Fall spricht man von einem E1cB-Mechanismus.

Am Energieprofil der E1- und E2-Eliminierung sind die beiden Mechanismen über die Zwischenstufe bzw. den Übergangszustand (ÜZ) noch einmal verdeutlicht:

Abb.5
Energieprofile der E1- und E2-Eliminierungen

Beim Verlauf über den Übergangszustand (E2-Eliminierung) findet die Reaktion in einem Schritt statt, während die Reaktionskoordinate der E1-Eliminierung eine Delle (Zwischenstufe) und damit zwei Übergangszustände aufweist.

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