Alap szerves kémiai reakciók szisztematikus tárgyalása

Alap szerves kémiai reakciók szisztematikus tárgyalása

A biokémia is a szerves molekulák kémiája Egy példa arra, hogy a szerves kémiai reakciók és az enzimkatalizált biokémiai reakciók hasonló alapelvek mentén szerveződnek, ám eltérő módon kiviteleződnek. a reakció célja: (mindkét esetben ugyanaz): redukáljuk a dihidrofolsavat tetrahidrofolsavvá. dihidrofolsav ( 2 F) 2 redukció tetrahidrofolsav ( 4 F) 2 C 2 C 2 C C C C C 2 C 2 C 2 C 2 C C C C gondok: - legyen szelektív a redukció: csak a pirazin gyűrűt érintse (dihidropirazin piperazin), (a pirimidin és a benzol gyűrűket ne telítsük) - legyen sztereoszelektív a redukció: cél csak az egyik diaszteromer előállítása, mert csak az hordoz biológia aktivitást. a termék (4F) jelentősége: - purin- és pirimidinvázas vegyületek, - egyes aminosavak bioszintéziséhez szükséges. (S) (S)

A klasszikus szerves kémiai megoldás: megjegyzés: a reakció során csak a dihidropirazin gyűrű redukálódott, de a hidrogénezéshez Pt katalizátor kell, és ez a redukció nem sztereoszelektív.

Az enzimatikus megoldás: A dihidrofolát-reduktáz (DFR, EC 1.5.1.3) végzi a reakciót, amely enzim mind prokarióta, mind eukarióta sejtben életfontosságú és nélkülözhetetlen a normális anyagcseréhez. memo: ez az enzim a rákellenes és antibakteriális szerek célpontja. Számos hatóanyag, például a metotrexát és a trimetoprim ezt az enzimet gátolja (kiemelt gyógyászati jelentőségű). megoldás: az enzim és szubsztrát mellett kell még egy koenzim is: ez a ADP. nikotinsavamid-adenin-dinukleotidfoszfát (ADP röviden )

Az enzimatikus reakció, - amely során a dihidrofolsav redukálódik és - a koenzim (ADP) pedig oxidálódik dihidrofolsav ( 2 F) ADP () megjegyzés: a ADP itt hasonló szerepet tölt be, mint a klasszikus reakcióban a 2 /Pt heterogén fázisú katalizátor. A Pt szerepe hasonló a ADP-hez, hiszen hordozza és aktiválja a hidrogént. tetrahidrofolsav ( 4 F) ADP + ( + ) megjegyzés: A ADP nem-aromás (sp3-as C-atom), de a ADP(+) már aromás, s ezért stabilabb : ez a reakció hajtóereje!

Mind a sztereoszelektivitást, mind a reakció nagy sebességét a komponensek optimális térbeli pozicionálása biztosítja: ez megvalósul a fehérjében A s p 2 7 1) Asp- - és 3 + egyensúlyi rendszer kiegészül a dihidrofolsavval és a ADP-val. 2) xo-enol tautomerizációval aromássá válik az Agyűrű (extra stabilitás, mint a folyamat hajtóereje). Ezt hívják átprotonálódási lépésnek. 3) A víz protonvesztése (kék ) visszafordítja a tautomerizéciót és az aromatizálódást. A s p 2 7 A B á t p r o t o n á l ó d á s R 4) A kék hidrogének átmennek a B-gyűrűre, de eközben a ADP+ kialakul, amely során a nikotinamid gyűrűje aromássá válik, valamint a Asp27 ismét deprotonálódik. p r o - R - 2 R ' s z t e r e o s p e c i f i k u s á t a d á s

Mind a sztereoszelektivitást, mind a reakció nagy sebességét a komponensek optimális térbeli pozicionálása biztosítja: ez megvalósul a fehérjében A s p 2 7 A s p 2 7 A á t p r o t o n á l ó d á s A s z t e r e o s p e c i f i k u s á t a d á s B B R R p r o - R - p r o - R - 2 2 R ' R ' 1) Asp- - és 3 + egyensúlyi rendszer kiegészül a dihidrofolsavval és a ADP-val. 2) xo-enol tautomerizációval aromássá válik az A-gyűrű (extra stabilitás, mint a folyamat hajtóereje). Ezt hívják átprotonálódási lépésnek. 3) A víz protonvesztése (kék ) visszafordítja a tautomerizéciót és az aromatizálódást. 4) A kék -atomok átmennek a B-gyűrűre, de eközben a ADP+ kialakul, amely során a nikotinamid gyűrűje aromássá válik, valamint a Asp27 ismét deprotonálódik.

Mind a sztereoszelektivitást, mind a reakció nagy sebességét a komponensek optimális térbeli pozicionálása biztosítja: ez megvalósul a fehérjében A s p 2 7 A.. B R p r o - R - 2.. R ' 1) Asp- - és 3 + egyensúlyi rendszer kiegészül a dihidrofolsavval és a ADP-val. 2) xo-enol tautomerizációval aromássá válik az A-gyűrű (extra stabilitás, mint a folyamat hajtóereje). Ezt hívják átprotonálódási lépésnek. A s p 2 7 A.. B R 2 p r o - R - R ' 3) A víz protonvesztése (kék ) visszafordítja a tautomerizéciót és az aromatizálódást. 4) A kék -atomok átmennek a B-gyűrűre, de eközben a ADP+ kialakul, amely során a nikotinamid gyűrűje aromássá válik, valamint a Asp27 ismét deprotonálódik.

1) Mind a sztereoszelektivitást, mind a reakció nagy sebességét a komponensek optimális térbeli pozicionálása biztosítja. 2) Mindez egy evolúciósan finomhangolt fehérjében optimálisan tud meg valósulni. Sawaya, M.R., Kraut, J. Biochemistry 36: 586-603 (1997) dihidrofolsav ADP koenzim és szubsztrát optimális elhelyezkedése

A teljes folyamat kinetikája elemi lépésenként feltérképezett: E M -1 s -1 20 s -1 E. 2 F 5 M -1 s -1 50 s -1 E. +. 2 F Rövidítések: dihidrofolát-reduktáz (E) dihidrofolsav ( 2 F) tetrahidrofolsav ( 4 F) nikotinsavamid-adenin-dinukleotidfoszfát () nikotinsavamid-adenin-dinukleotidfoszfát oxidált formája ( + ) konklúzió: az enzimkatalizált reakció kémiája igen hasonló ahhoz mint amit a lombikban végzünk de, finomabban hangolt, gyorsabb és jobban kontrolált folyamat, viszont mindennek az az ára hogy komplexebb rendszert igényel. 3.5 s -1 12.5 s -1 E. E.. 4 F E. 4 F M -1 s -1 1.7 s -1 M -1 s -1 M -1 s -1 M -1 s -1 85 s -1 40 s -1 M -1 s -1 200 s -1 5 M -1 s -1 E.. 2 F 0.6 s -1 950 s -1 E. +. 4 F M -1 s -1 1.4 s -1 2.4 s -1 M -1 s -1 M -1 s -1 M -1 s -1 E E. + E. +. 2 F 300 s -1 6 s -1

memo: dihidrofolát reduktáz metotrexáttal együtt kristályosítva metotrexát ADP Bolin, J.T., Filman, D.J., Matthews, D.A., amlin, R.C., Kraut, J. J.Biol.Chem. 257: 13650-13662 (1982)

Szerves kémiai alapreakciók I. Bevezető gondolatok 1. Funkciós csoportok Azonos funkciós csoportot tartalmazó molekulák rendelkeznek hasonló kémiai tulajdonságokkal. 2. Reakciótípusok 2 C hidroxil amino karbonil karboxil ciano Az elemi reakciók típusa kevés: - Szubsztitúció: a brómatomot helyettesítjük a hidroxilcsoporttal. - Addíció: brómatomokat adunk telítetlen kötésű szénatompárra. - Elimináció: egy hidrogénatomot és egy hidroxilcsoportot elvonunk a molekulából.

3. Kötések kialakítása és felbontása 3 C Br + 3 C + Br 4. A görbe nyíl jelentése 3 C Br 3 C A két atom (C és Br) között lévő kötés egy elektronpárt jelent. A görbe vonal azt mutatja, hogy a kötéshez az elektronpár honnan jön és hova tart. Br C 3 Br C3 + Br A kötéshez az elektronpár a hidroxidiontól jön, illetve a C- kötés heterolitikus bomlását követően a Br atomtörzséhez kapcsolódik. 5. Kötéspolaritás Az atomok Pauling-féle elektronegativitás értéke: 2.1 - K-héj e L-héj Li Be B C F e 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Így mivel a C 2.5 és a Br pedig 2.8, ezért a kötés a két atom között poláros jellegű lesz. jelölésmódok: C Br C Br C Br

6. Reagens típusok A) ukleofil (lat, nucleus `mag`) (gör, filosz `valamit kedvelő`) esettanulmány 1. Vegyünk egy viszonylagos elektronhiányos szénatomot pl.: 2. Ezt a C-atomot egy elektronban gazdag reagens fogja leginkább megtámadni pl.: Et EtS 2 3 Ezek a csoportok jellegzetesen bázisok és esetenként redukáló hatásukat egy elektronpár közösbeadásán keresztül fejtik ki: B) Elektrofil esettanulmány 1. Vegyünk egy elektronban viszonylag gazdag szénatomot pl.: 2 C C 2 2. továbbá egy elektronban szegény reagenst pl.: 2 Br Br 3 AlCl 3 Az utóbbi csoportok, jellegzetesen Lewis-savak és oxidáló hatásúak, tevékenységüket egy elektronpár elszívásán keresztül fejtik ki. C 2 C 2 + Br Br Br C 2 C 2 Br C Br C 3 Br C 3 + Br Megjegyzés : míg a Br 2 molekula külső héján összesen 14 közös elektron van, addig az 1,2- dibrometánban (2*8=) már 16 elektron van a 2 Br körül.

C) Gyök esettanulmány 1. vegyünk egy elektronszerkezetében kiegyensúlyozott molekulát (pl.: C 4 ), amellyel se egy nukleofil, se egy elektrofil nem tud eredményesen reagálni, 2. továbbá egy gyököt (pl.: Cl.) a végbemenő reakció során a párosítatlan elektronnal rendelkező klóratom reagál: 3 C + Cl Cl 3 C Cl + Cl fény Cl Cl Cl + Cl Megjegyzés : ha nincs foton, akkor nincs gyökképződés és akkor nincs reakció (avagy sötétben nincs semmi, de UV. fény hatására robban a gázkeverék.) UV. + C 4 + Cl 2 =

Egy gyökös reakció általában kevéssé szelektív: Pl.: lehet gyökösen, de lehet alkalmas katalizátorral is klórozni a toluolt: : 1) más és más lesz a termék, mert eltérő a klórozás 2 útja (más mechanizmusok): 2) A gyökös klórozás esetében jellegzetesen több terméket (keveréket) kapunk, a reakció nem szelektív, s ez általában nem szerencsés:. A molekulaszerkezet befolyásoló hatások: A) elektronos hatás B) sztérikus hatás (térhatás) esettanulmány : 3 C Br + 3 C + Br C 3 C 2 Br + C 3 C 2 + Br Megfigyelés : a második reakció 12 szer lassúbban megy végbe mint az első, de miért?

elektronos hatás: az etilcsoportban a metilcsoport elektronküldő hatása miatt a metiléncsoport szenének pozitív polarizáltsága csökken: kevésbé pozitív Me C 2 Br 3 C Br kék, zöld, sárga, piros pozitívabb sztérikus hatás: az etilcsoport nagyobb térigényű mint a metilcsoport

8. Az egyenletírás alapkövetelményei: A) tömeg megmaradás (mass balance) B) töltésmegmaradás (charge balance) C) spinállapot megmaradás (spin balance) A) 2 C C 2 + Br Br Br C 2 C 2 Br MW=28.05 MW=159.81 MW=187.86 C 3 Br + C 3 + Br MW=94.94 MW=17.01 MW=32.04 MW=79.90 a protonok hiánya nem zavaró C 3 C 2 2 C C 2 + B) MW=46.07 a proton csak katalizátor MW=28.05 MW=18.02 C) C 3 + Cl Cl Cl + doublett singlett doublett párosítatlen a zárt héj párosítatlen elektron elektron 3 C singlett zárt héj Cl

II. ukleofil szubsztitúció II/A. ukleofil szubsztitúció telített szénatomon Ruff-Csizmadia 323-380 kérdés: egyformán befolyásolja-e a reagens és a szubsztrátum koncentrációja az eredményes reakciót? módszer: megfigyeljük a résztvevő molekulák koncentrációinak alakulását t-függvényében. tapasztalat: igen, mind a reagens ( - ), mind a szubsztrátum (C 3 Br) moláris koncentrációja befolyásolja a reakciósebességet. A keletkezett anyag C 3 knoc. változása az időben: d[c 3 ]/dt = k[c 3 Br ][ - ] azaz d[x]/dt = k[a][b] = k[a] 2 ez egy másodrendű reakció sebességi egyenlete, ahol k a reakció sebességi együtthatója Általánosítás: S 2 bimolekuláris szubsztitúció nukleofil memo: a kémiai reakció előrehaladását annak sebességével (v) mérjük, ahol a jelen esetben v = d[a]/dt = d[b]/dt = + d[x]/dt, azaz v a koncentrációk időegység alatti megváltozása. (Azért van a előjel az A és a B esetében, mert azok koncentrációja (mind A-nak, mind B-nek) csökken az időben (elfogynak), ám a sebesség definíciószerűen pozitív szám kell hogy legyen.) Ruff-Csizmadia 75- memo: kinematikában a haladás ds/dt, reakciókinetikában ugyanez d[konc.]/dt. A sebesség dimenziója [konc.] * idő 1 azaz, [mol/dm 3 ] * s 1. (a k dimenziója a sebességi egyenlettől függ!)

Az S 2 reakciómechanizmus részleteinek leírása kérdés: hogyan rendeződnek át kötések a reakció során? A hidroxidion egy elektronpárt küld a pozitívan polározott szénatom felé (az elektron ha lehet akkor kiterjed ), amely kiterjedés az elektorsztatikának megfelelő orientációjú Az átmeneti állapotban az -C kötés részlegesen kialakult, míg a C-Br kötés részlegesen elhasadt. (A C- atom konfigurációja az inverzió felé tart.) Az -C kötés kialakult, a C-Br kötés megszűnt. memo: A C-atom invertálódott. Solomons 237 memo: ha a kiindulási anyag királis és optikailag tiszta, akkor az S 2 reakció során inverzió történik. 1 2 1 2 3 nem azonos a 2 sztereokémia ( tükörképi párok) 3

kérdés: hogyan csökken az A és B kiindulási anyagok koncentrációja az időben? válasz: 1/[A]= kt +1/[A] 0 illetve 1/[B]= kt +1/[B] 0 függvények szerint! De miért is? levezetés: Me konc. képződési sebessége azonos a Me-Br konc. fogyási sebességével s ezért d[x]/dt = d[a]/dt Továbbá korábban leszögeztük hogy d[x]/dt = k[a] 2. E 2 egyenlet összevonásával kapjuk a d[a]/dt = k[a] 2 (ez a másodrendű reakció integrált sebességi egyenlete) d[a]/[a] 2 = kdt amelynek integrálalakja [A]0 [A] d[a]/[a] 2 = k [0] [t] dt a kiindulási koncentráció: [A] 0 =[ - ] 0 [A] [t] 1/[A] [A]0 = k [t] [0] amely azonos az 1/[A] 1/[A] 0 = kt egyenlettel Tehát : 1/[A]= kt +1/[A] 0 f(t)=mt+b egyenes egyenlete azaz ha [A] 0 =1 (tehát egységnyi volt a kiindulási Me koncentráció), akkor a 0 t idő intervallumra a fenti ábrát kapjuk, ahonnan a meredekség alapján meghatározhatjuk a reakció sebességi együtthatóját. kérdés: hogyan nő a keletkezett anyag (pl. metanol) koncentrációja az időben? levezetés: mivel a Me-Br [B] és a Me [X] koncentrációjának összege a reakció minden pillanatában a Me-Br kiindulási koncentrációjával azonos, azaz a [B] 0 al, ezért [B] + [X] = [B] 0 ahonnan kifejezve [B] = [B] 0 [X]. Mivel a korábbiak értelmében [B] = [A], ezért az 1/[B]= kt +1/[B] 0 egyenletet kapjuk ahová behelyettesítve a [B] = [B] 0 [X] az alábbi kifejezéshez jutunk: 1/([B] 0 [X]) = kt +1/[B] 0 ahonnan [X]-et kifejezve kapjuk: [X]= [B] 0 1/(kt +1/[B] 0 ), ha [B] 0 = 1 akkor [X]= 1 1/(kt) 20 16 12 8 4 1/[A] 0 0 5 10 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1/[A] t [A] [X] 0 5 10 t

A felezési időben (τ) az az idő amely alatt a kiindulási anyag koncentrációja a kezdeti érték felére csökken, tehát [A]= [A] 0 /2 behelyettesítve a 1/[A]= kt +1/[A] 0 kapjuk : 2/[A] 0 = kt +1/[A] 0 ahol t = t azaz 2/[A] 0 = kt +1/[A] 0 Összevonás után: t =1/k[A] 0 tehát a felezési idő mind a sebességi együttható, mind a kezdeti koncentráció reciprokával arányos. [A 1 ] 0 [A 2 ] 0 t 1 t 2 Ebből következik hogy: 1) Minél nagyobb a kezdeti koncentráció (azaz [A] 0 ), annál gyorsabb a reakció (v = d[a]/dt ), s ezért annál hamarabb érünk a reakció félidejéhez. A vas oxidációja (Fe +2 Fe()2 majd 2 hatására Fe23) (rozsdásodás) kis reakciósebességű, míg a cellulóz égése nagy reakciósebességű oxidáció. 2) Ugyanolyan kezdeti koncentráció [A] 0 esetén ha k értéke nagyobb, akkor t kisebb. Mondjuk pl. ha ugyanazt a reakciót két eltérő oldószerben valósítjuk meg.

memo: a S 2 reakciómechanizmus részleteinek leírása: - - - - C Cl C Cl C + Cl A szabadentalpia diagram: DG Solomons 237 kérdés: végbe megy-e a reakció, avagy mekkora a K eq értéke az Arrhenius egyenlet alapján? DG o = 100 kj/mol (szabadentalpia) átmeneti állapot DG # (aktiválási szabadentalpia) reakciókoordináta [X] [Y] K eq = = [A] [B] k 1 k -1 DG 0 = -100 kj.mol -1, ha T=333 K (60 C) DG o = 2.303 RT logk eq logk eq = DG o /2.303 RT = ( 100 kj/mol) 2.303 0.00831 kj/molk 333K = 15.7 konklúzió: mivel DG kellően nagy negatív szám ( 100 kj/mol) és ezért az egyensúlyi állandó logaritmusa nagy pozitív szám (15.7), s ezért a reakció teljesen végbemegy.

kérdés: ugyanaz marad-e a mechanizmus, ha a metilcsoport egyik hidrogénjét egy metilcsoportra cseréljük? C 3 2 C Br + C 2 5 + Br módszer: megfigyeljük a résztvevő molekulák koncentrációinak alakulását az idő függvényében. tapasztalat: bár lassul a reakció, de mind a reagens ( - ) mind a szubsztrát (C 2 5 Br) moláris koncentrációja befolyásolja a reakciósebességet. Azaz továbbra is d[c 2 5 ]/dt = k[c 2 5 Br][ - ] (másodrendű reakció sebességi egyenlete egy másik k sebességi együtthatóval) válasz: igen, ez is S 2 reakció. további megfigyelés: k relatív 1 0.079 0.014 3 C Br MeC 2 Br Me 2 C Br

DG = D TDS D ha a reakció során stabilabb kötések jönnek létre, akkor D negatív és a folyamat exoterm. DS ha a molekuláris rendszer rendezettsége nő, akkor a rendszer entrópiája csökken. memo: DG az entalpia (azaz D) szabadon felhasználható része. kérdés: milyen hőmérsékleten megy végbe eredményesen a reakció? Ruff-Csiz. 59 DG DG o = 100 kj/mol (szabadentalpia) memo: ha DG # < 84 kj/mol akkor már szobahőmérsékleten is megy a reakció DG # =103 kj/mol (aktiválási szabadentalpia) memo: Vegyük észre, hogy a reakció sebességi együtthatója az aktiválási szabentalpiától exponenciálisan függvénye (k 0 az abszolút reakció sebességi együttható = 6.2 10 12 s -1 [25 o C-on]). Tehát egy elsőrendű reakcióra (lásd később pl. S 1 reakció) a k = 6.2.10 12 exp(-37.22) s -1 azaz k = 4.2.10 4 s 1. A reakció felezési ideje: τ = ln2/k τ =1603s ~27perc Tehát a reakció 27 perc alatt már félig végbement. reakciókoordináta + C 3 Cl C 3 + Cl DG # = 103 kjmol -1 ha T=333 K Tehát a metilklorid + hidroxidion reakció (DG # = 103 kj/mol) szobahőmérsékleten nem megy végbe, mert kevés az eredményes ütközések száma, de 60 o C-on (333 K) már kellően magas az eredményes ütközések száma és a reakció végbemegy: k k = k 0 exp( DG # /RT)

kérdés: ugyanez marad-e a mechanizmus, ha akár az összes hidrogént lecseréljük metilcsoportokra? megfigyelés: k relatív 1 0.079 0.014 47.2! 3 C Br MeC 2 Br Me 2 C Br Me 3 C Br válasz: nem lehet ugyanaz a mechanizmus a t Bu Br esetében mint a korábban leírt S 2, noha marad a szubsztitúció és a nukleofil támadás. kérdés: egyformán befolyásolja-e mind a reagens mind a szubsztrát koncentrációja az eredményes reakciót? C 3 3 C C Br C 4 9 + Br tapasztalat: C 3 míg a reaktáns (C 4 9 Br) moláris koncentrációja befolyásolja a reakciósebességet, az nem függ a reagens ( - ) moláris koncentrációjától. Azaz : d[c 4 9 ]/dt = k[c 4 9 Br ] elsőrendű reakció sebességi egyenlete, ahol k a sebességi együttható válasz: nem a reakciósebesség csak a reaktáns (C 4 9 Br) koncentrációjától függ. Általánosítás: S 1 monomolekuláris szubsztitúció nukleofil

S 1 reakció mechanizmusa: C 3 C 3 C 3 - C Cl C 3 C3 C C 3 átmeneti termék C 3 C 3 + Cl C C 3 C 3 3 C 3 C C A poláris oldószer által segített klóratom eltávolodik a központi szénatomtól, a kovalens kötést heterlitikusan elhasítva. Az átmeneti termék létrejötte, mely során a karbokation kialakul (sp 2 -es C-atom), ez a reakció lassú lépése. A hidroxidion egy elektronpárt küld a karbokation felé. Az -C kötés kialakult. (a a C-atom királis volt, akkor a termék racemát.) Solomons 245 memo: a tisztán S 2 mechanizmusú reakció ha királis szénen történik, akkor az inverzióhoz vezet. a tisztán S 1 mechanizmusú reakció ha királis szénen történik, akkor az racemátot eredményez.

S 1 reakció mechanizmusa: DG DG # (1) (aktiválási szabadentalpia) DG # (2) (aktiválási szabadentalpia) DG o (szabadentalpia) reakciókoordináta C 3 C 3 C Br 3 C C 3 C C 3 Br lassú lépés C 3 C 3 C C(C 3 ) 3 nagyon gyors lépés 3 C C 3 megjegyzés: a nukleofil szubsztitúcióra bemutatott két mechanizmus (S 1 és S 2) a két szélsőség. Tipikusan S 1 a t Bu Br és S 2 a Me Br hidrolízise, ám számos (pl. szekunder) alkil-halogenid esetében vegyes mechanizmust észlelhetünk.

S 1 beceneve: reakció a csináld magad mozgalom keretében kérdés: hogyan képes a t Bu Br heterolitikusan bomlani és hogyan stabilizálódnak a visszamaradó ionok? Me 3 C Br Me 3 C Br Me 3 C Br Me Me C Br a megnövekedett kötéshossz növeli a részleges töltéseket, a kialakuló karbokationt stabilizálja a metilcsoportok elektronküldő (+I) effektusa Me 109 o Me C Me Me Br 120 o Me Me C Me Br a síkalkatú karbokationban a metilcsoportok jobban elférnek mint a tetraéderes tbu Br - ban, ahol a nagy térigényű -Br torzító hatása jelentős. kérdés: hogyan hat az alkilhalogenid szerkezete az S reakció mechanizmusára? tapasztalat: bonyolultabb (esetleg elágazó) alkilcsoport esetén az S 1 valószínűbb, különösen ha a karbokationt valamilyen hatás stabilizálja: Me 3 C Br Me 3 C Br k = 1 (C 6 5 ) 3 C Br (C 6 5 ) 3 C Br k 10 8 kérdés: miért gyorsabb ~100 milliószor a trifenilmetil-bromid, mint a terc.-butil-bromid S reakciója?

válasz: mert a 3 fenilcsoport eredményesebben stabilizálja a karbokationt: A pozitív töltés delokalizációját leíró komboszerkezet atár- vagy kanonikus-szerkezetek: 0.1340 < EPS < +0.1340 vörös, sárga, zöld, kék, mélykék C C C C C C C

memo.: legyen a molekula kiindulási koncentrációja: [C 4 9 Br] 0 d[x]/dt = k[a] mivel A X ezért d[x]/dt = d[a]/dt d[a]/dt = k[a] (ez az elsőrendű reakció integrált sebességi egyenlete) d[a]/[a] = kdt amelynek integrálalakja [A]0 [A] d[a]/[a] = k [0] [t] dt [A] [t] ln[a] [A]0 = k [t] [0] amely azonos az -2 0 2 4 6 8 10-6 -10 t ln(a) ln[a] ln[a 0 ] = kt avagy az ln([a]/[a 0 ]) = kt egyenlettel, amely exponenciális alakja : [A]=[A 0 ]exp( kt) Azaz az ha A 0 =1 és 0 t akkor: -14-18 -22 1 0,8 0,6 ln[a] [A] [X] A felezési időben (τ) [A]=[A] 0 /2 azaz ln{([a 0 ]/2)/[A 0 ]} = kt az alapegyenletünk: t =ln2/k. memo: ln(1/2)=ln(2 1 )= ln(2) tehát a felezési idő csak a sebességi együttható reciprokával arányos. 0,4 0,2 0 0 5 10 t

Poláris protikus oldószerek: ldószerhatás 0,39 0,01 0,01-0,49 0,11 0,11-0,28-0,60 0,18 0,39 0,11 0,01-0,34 0,37-0,61 0,07 0,04 0,30 0,35-0,24 0,07-0,72-0,04-0,04 0,07 0,36 0,36

1. kérdés: hogyan hat az alkil-halogenidek S 2 reakcióinak sebességére az oldószer milyensége? Cl ldószerhatás k C 3 I Cl C 3 + I megfigyelés: a nukleofil szolvatációjának csökkenése gyorsítja a reakciót: k relatív 1 45.3 1.2*10 6 3 C C C 3 C C 3 C 3 C 3 nincs Cl - szolvatáció és Me Me Cl Me Me Me C C Me Cl Me C C Me magyarázat: a nukleofil (Cl ) szolvatáltsága egyre csökken: (Me>CMe>CMe 2 ) a gyengülő -hidak miatt, s ezért reaktivitása egyre nő. A CMe 2 (DMF) csak -híd akceptor; nincs proton donor tulajdonsága.

2. kérdés: ldószerhatás hogyan hat az alkil-halogenidek S 1 reakcióinak sebességére az oldószer milyensége? lassú Me 3 C Br Me 3 C Br megfigyelés: az oldószer polaritásának növekedése (hatékonyabb szolvatáció) gyorsítja a reakciót k relatív 1 3.10 4 Et Et/ 2 [1:1] lassú Me 3 C Br Me R 3 C Br Br magyarázat: az S 1 reakció eredményességét meghatározó csináld magad elkülönülési lépést két módon is segíti a poláris oldószer (pl. víz): 1) a bromidaniont a + polaritású hidrogénjével a víz, 2) az alkilkationt a polaritású oxigénjével stabilizálja a víz.

3. kérdés: ogyan hat a belépőcsoport (a nukleofil) bázicitása az S reakció sebességére? memo.: bázicitás: proton irányába kifejtett elektronpár-donálási képesség nukleofilitás: szén vagy más atom irányába kifejtett elektronpár donálási képesség tapasztalat: bázicitás és nukleofilitás gyakran párhuzamosan változik. Tekintsük az alábbi oxigén kulcsatomot tartalmazó vegyületsorozatot (etoxid, fenoxid, acetát, nitrát): Et > C 6 5 ~ > MeC 2 > 3 legerősebb bázis legerősebb nukleofil leggyengébb bázis leggyengébb nukleofil 0,04 válasz: ha a vegyületsorozatban azonos atomtípus az elektronpár-donor (jelen esetben az - ), akkor minél jobb bázis annál jobb nukleofil is a molekula ~ atomi töltéssel korreláltatható. -0,04-0,04-0,15 0,63-0,25-0,88-0,25 0,08 0,05-0,05-0,34-0,05 0,05 0,58 0,09-0,40-0,40 0,09-0,71 0,01 0,01-0,24 0,01-0,75-0,63-0,63 0,73-0,75-0,63 0,89

4. kérdés: ogyan hat a belépőcsoport (a nukleofil) bázicitása az S reakció sebességére változó elektrondonor esetén? memo: a nukleofil erősség az S 2 reakció sebessége miatt fontos, ám az S 1 mechanizmus esetén annak sebességére nem hat. tapasztalat: a bázicitás és a nukleofilitás nem párhuzamosan változik. Tekintsük az alábbi vegyületsorozatot: bázis erősség: nukleofilitási képesség: magyarázat: minél nagyobb az elektronpárt donáló atom rádiusza, annál lazábban kötött az elektronpár. Ezért az jobban polarizálható, s így könnyebben alakítanak ki kötést. szolvatációs effektus memo: lehetnek : vannak semleges vegyületek, amelyekben van elektronpárt donáló atom, így ezek is jó nukleofilok 3 R Br 3 R + Br

5. kérdés: hogyan hat az Y távozó csoport bázicitása az S reakció sebességére? + R Y R + Y tapasztalat: mind S 2 mind S 1 mechanizmus esetén a távozó csoport bázicitása erősen befolyásolja a reakciósebességet. bázicitás erõssége távozási képesség R I R Br R Cl R F magyarázat: minél erősebb a bázis (pl. F > Cl >Br >J ), annál rosszabb távozócsoport az Y-csoport, s így annál lassabb a reakció. memo: Ezért is nem megy a következő reakció: memo: Br + R Br R + C kötés nagyon erős. o meg azért sem megy ez a reakció, mert a hidrid anion nagyon reaktív. A távozó csoport célszerű módosítása megoldhatja ezt a problémát: R- rossz távozó csoport mert erős bázis R- 2 2 jó távozó csoport mert gyenge bázis

II/B. ukleofil subsztitúció telítetlen szénatomon kérdés: nem gátolja-e a nukleofil szubsztitúciót ha azt egy telítetlen pl. sp 2 szénen kíséreljük meg? memo.: - egy telítetlen szénatom jellegzetesen elektrondús molekularészlet, - a C Y (ahol Y a feltételezett távozó csoport) kötéshossz lerövidül Pl.: Cl Cl C C 2 0,04 < EPS < + 0,04 1. várt tapasztalat: a klórbenzol vagy a vinil-klorid S reakciója - nukleofillal csak 200 o C feletti hőmérsékleten megy végbe, míg egyszerű alkil-halogenidek esetében ugyanez a reakció már szobahőmérsékleten is lezajlik. következtetés: tehát a szubsztrátum kulcsatomjának fokozott -elektron-gazdagsága rossz.

kérdés: hogyan csökkenthető egy telítetlen szén körül az elektronsűrűség? memo: az - 2 -csoport elektronvonzó tulajdonságú tapasztalat: nitroklórbenzolok esetén a reaktivitás így fokozódik: Cl Cl Cl Cl 2 2 2 Cl 2 2 2 2 Mulliken töltések: a kiszemelt C atomon csökken az elektronsűrűség: 0.314 0.311 0.281 Mind a reagens ( - ) mind a reaktáns (Ar Cl) moláris koncentrációja befolyásolja a reakciósebességet. Azaz d[ar ]/dt = k[ar Cl][ - ] másodrendű reakció sebességi egyenlete ahol k a sebességi együttható memo.: -ellentétben az analóg alifás reakcióval, aromás S reakció esetén a távozó csoport milyenségének más szerepe van: pl. R I gyorsabban reagál mint R F, de Ar I lassabb mint Ar F

kérdés: Lehet-e ennek ismeretében az aromás esetben is csupán egyetlen lépés az S 2 reakció? S 2 alifás S 2 aromás R al R al R + al memo.: Alifás esetben (R X) az S 2 reakció egyetlen átmeneti állapoton átvezető lépés. válasz: em egyetlen lépés az aromás S 2 reakció. A negatív töltésű szigmakomplex (intermedier vagy köztitermék) kialakulása a reakció sebességmeghatározó lépése. A nitrocsoport szerepe kettős: 1. elszívja a -elektronokat a C X szénről, növelve annak részleges pozitív jellegét, segítve a nukleofil támadását, 2. delokalizáció révén stabilizálja a szigma-komplex negatív töltését. S 2 aromás σ-komplexek + Cl Cl Cl Cl Cl lassú gyors 2 2

A szigma-komplex egyes esetekben izolálható, pl.: Me Et Me 2 2 2 2 Et 2 2 Et K 2 Me K 2 2 K

2. em várt tapasztalat: ha a klórbenzol S reakciójában a nukleofilt lecseréljük ( - 2 - ), akkor a reakció már 33 o C -on is végbemegy. (A reakciót folyékony ammóniában kivitelezzük, innen a 33 o C.) memo.: Emlékezzünk arra hogy klórbenzol S reakciója - nukleofillal csak 200 o C feletti őmérsékleten következett be. Cl 2 megfigyelés: + 2-33 o C folyékony 3 + Cl magyarázathoz vezető út: Cl 2 2 2 folyékony 3 +? -33 o C Me Me Me várt p-aminotoluol 38% nem várt m-aminotoluol 62%

memo.: ez a szubsztitúciós reakció valójában Meegy elimináció és egy addíció Me elemi lépés együttese Me (E + Ad). Cl Cl köztitermék 2 3 3 2 2 + Me Me Me Me 38% 62% Me vagy: 2 3 3 2 1. Me 38% 62% Me 2. memo: az -nál nem sokkal jobb nukleofil az 2, ám az utóbbi sokkal erősebb bázis mint a hidroxid anion!

A hármas kötés sp 2 hibridállapotú C atomok közt jön létre nem igazi a 2. kötés memo.: az orto-klórtoluol esetében is megy a reakció és szintén két terméket kapunk: 2 Me Cl 2 / 3 Me 45% Cl Me Me 2 / 3 2 / 3 Me 2 de: 55% memo: ha a távozó csoporthoz viszonyítva mindkét orto helyzet már szubsztituált, azaz nincs atom amit le tud szakítani a bázis, akkor nem megy a reakció.

Összegzés és kitekintés eddig volt: ukleofil szubsztitúció (telített és telítetlen szénatomokon alifás illetve aromás/kettős kötéses rendszerek) nukleofil távozó-csoport nukleofil távozó-csoport + távozó-csoport nukleofil távozó-csoport nukleofil szolvatációs effektus: mechanizmusfüggő nukleofil: általában negatív töltésű (kivétel: pl. 3 ) nukleofil erősség: töltés, polarizálhatóság, szolvatáltság mértékének függvénye távozási hajlandóság: bázicitás növekedésével csökken most jön: Elektrofil szubsztitúció elektrofil: pozitív töltésű vagy semleges távozó csoport: általában a + E + R E R +

Az elektrofil reagensek elektronhiányos vegyületek, melyek gyakran pozitív töltést hordoznak 2 Br Br 3 AlCl 3

II. Elektrofil szubsztitúció Ruff-Csizmadia 323-380 II/A Elektrofil szubsztitúció telített szénatomon kérdés: az S reakciók analógiájára lehet-e S E reakciót kivitelezni? válasz: - a sikeres reakció esetén az Y R -kötés heterolitikusan bomlik, a C-atomon visszahagyva az elektronpárt. Ez a reakció csak akkor kivitelezhető, ha Y elektronegativitása kisebb mint a szénatomé! - a tehát Y=, vagy halogén (F, Cl, Br, I) atom, akkor ez a feltétel nem teljesül, s az S E reakció nem mehet végbe. - Fémorganikus molekula esetén viszont kivitelezhető az S E reakció a szén-centrumon, mivel itt a Y elektronegativitása tényleg kisebb mint a szénatomé. Fémorganikus vegyületek: fém-c kötés (M-C) tartalmaznak, míg a fém pozitív, addig a C-atom negatív polározottságú

Fémorganikus vegyületek:

Fémorganikus vegyületek: 1760: Louis Claude Cadet de Gassicourt kakodil-oxid előállítása 4 KC 3 C + As 2 3 As 2 (C 3 ) 4 + 4 K 2 C 3 + C 2 1912: Kémiai obel díj: François Auguste Victor Grignard "for the discovery of the so-called Grignard reagent, which in recent years has greatly advanced the progress of organic chemistry" R 1 -Br + Mg 2005: Kémiai obel díj: Yves Chauvin, Robert. Grubbs and Richard R. Schrock "for the development of the metathesis method in organic synthesis"

II. Elektrofil szubsztitúció II/A Elektrofil szubsztitúció telített szénatomon S E 2 B r g R B r B r R B r + g B r 2 s - B u S n R 3 B r B r s - B u B r + S n R 3 B r elektronegativitás C 2,55 g 2,00 Sn 1,96 távozó csoport (gbr +, SnR ) 3+, + ) elektrofil reagens (Br 2 (valójában Br + )) S E 1 3 C C C 3 3 C C C 2 + + B r b á z i s k a t a l. B r 3 C C C 2 + 3 C C C 2 B r + B r 3 C C C 3 3 C C C 2 jó erős bázis: bázis pl. LDA (lítium-diizopropil-amid) 3 C C C 3 2 3 C C C 2 Li + (C 3 ) 2 C--C(C 3 ) 2

II/B Elektrofil subsztitúció telítetlen szénatomon kérdés: megoldható-e egy S E reakció telítetlen szénen? pl: 2 + 3 + 2 tapasztalat: ( + -t cserélünk 2+ -ra (nitrónium kation): S E ) magyarázat: c s a k c c. 3 n e m m e g y s z á m o t t e v Ő m ó d o n a r e a k c i ó n i n c s t e r m é k 2 + 2 S 4 pk a 2 S 4-3 3-1.4 c s a k c c. 2 S 4 2 2 + S 4 c c. 3 2 + 2 + S 4 c c. 2 S 4 + 2 S 4 megjegyzés: a nitrónium kation ( 2+ ) kiváló elektrofil amely pl. 2 +. BF 4 só formájában is felhasználható. b r u t t ó r e a k c i ó e g y e n l e t : 2 + 3 + S 4 3 + 2 2 S 4 2 + 3 + 2 S 4

kérdés: mi lehet ennek az S E reakciónak mechanizmusa ( 2+ BF4 -et használva + 2 forrásként)? módszer: megfigyeljük a résztvevő molekulák koncentrációinak alakulását az idő függvényében. tapasztalat: mind a reagens ( + 2 ), mind a szubsztrát (Ar ) moláris koncentrációja befolyásolja a reakciósebességet, azaz a reakciósebesség (a termék koncentrációjának időbeli változása): d[ar 2 ]/dt = k[ 2+ ][Ar - ]. másodrendű reakció sebességi egyenlet, ahol k a sebességi együttható válasz: bimolekulás azaz S E 2. kérdés: melyik az alábbi reakciómechanizmusok közül (1, 2 vagy 3) a legvalószínűbb? + 2 1: 2 + 1) Egy lépés 2) Két lépés, ahol az első a seb. meghatározó 3) Két lépés, ahol a második a seb. meghatározó + 2 2: lassú 2 gyors 2 + -komplex 3: 2 2 memo: a lassú a sebességmeghatározó lépés. + 2 gyors lassú +

módszer: kémiai alap: megfigyelés: kinetikus izotóp effektus azonos molekuláris környezetben a C D kötés erősebb mint a C kötés, ezért az előbbi nehezebben hasad. mind a benzol mind a perdeuterobenzol esetében ugyanolyan gyors a reakció.

módszer: kémiai alap: megfigyelés: kinetikus izotóp effektus azonos molekuláris környezetben a C D kötés erősebb mint a C kötés, ezért az előbbi nehezebben hasad. mind a benzol mind a perdeuterobenzol esetében ugyanolyan gyors a reakció. 1: 2 + 2 + 2: 2 2 + 2 lassú gyors + 3: 2 2 + 2 gyors lassú + következtetés: válasz: memo.: tehát nem a C kötés elhasadása a sebességmeghatározó lépés, ezért a mind a 3-as mind az 1-es reakció utakat ki lehet zárni. (Mivel mindkét kizárt esetben a sebesség meghatározó lépés tartalmazza a C kötés hasadását.) a 2-es mechanizmus a valószínűsíthető út, itt az első lépés során ugyanis nincs C- kötéshasadás. Az elektrofil támadása és a szigma-komplex kialakulása a sebességmeghatározó lépés. mindez nem bizonyítja hogy maximum két lépésben játszódik le a reakció.

memo: vegyük észre, hogy a -komplex kialakulása megbontotta a -szextettet! Az arénium kation továbbalakulása elvileg lehetne egy addíciós lépés: - nem a proton távozik (ahogy azt már bemutattuk), - hanem a hidrogénszulfát anion lép be a pozitívan töltött szénre. de: ez nem így van: nincs addíció! (S 4 - túl jó távozócsoport). (memo: akkor van S 4 a reakciótérben ha a nitrálást nitrálósavval végezzük) 2 2 - szubsztitúció -komplex 2 + S 4 S 3 addíció

kérdés: hasonló S E 2 reakció mechanizmussal lehet-e más szubsztituenst is bevinni az aromás gyűrűre? igen, pl. halogénezés válasz: A halogénezés: Br Br FeBr 3 Br Br FeBr 3 δ- Br Br FeBr3 Br Br memo: memo: FeBr 4 FeBr 3 Br a megfelelő Lewis-savval (FeBr 3 ) polarizált brómmolekula pozitív fele ugyanazt a szerepet tölti be mint a nitrónium kation a nitrálás során. (Más Lewis-sav is alkalmazható pl. AlCl 3.) 1) A benzol esetében a Br 2 önmagában (Lewis-sav nélkül) nem elég elektrofil, de fenol esetében már igen: Br 2 Br Br 2 2) F 2 -el (Lewis-sav jelenlétében) túlságosan hevesen, míg I 2 val nem megy a reakció. Br

kérdés: lehet-e S E 2 reakcióval alkilcsoportot bevinni? válasz: R Cl igen: Friedel Crafts-alkilezési reakció a már önmagában is polarizált alkilhalogenid Lewis-sav hatására elegendően erős elektrofil az S E 2 reakcióhoz. δ- R Cl AlCl3 R R Charles Friedel 1832-1899 James Mason Crafts 1839-1917 problémák: túl-alkileződés alkil-csoport átrendeződés AlCl 4 Cl + AlCl 3 Memo: ilyen Friedel Crafts-alkilezés során állították elő izolálható -komplexet (láh és Kuhn, 1958). narancssárga stabil -komplex

kérdés: lehet-e S E 2 reakcióval acilcsoportot bevinni? válasz: igen: Friedel Crafts-acilezési reakció a már önmagában is polarizált acil-halogenid karbonilcsoportjának szénatomja Lewis-sav hatására tovább polarizálódik és így elegendően erős elektrofil lesz egy S E 2 reakcióhoz. p o l a r i z á l t k o m p l e x i o n p á r R C δ- C l A l C l 3 R C A l C l 4 R C R C C l A l C l 3 + C l oleum 2 2 S 4 S 3 + 3 + S 4 2 2 S 4 igen: a kéntrioxid S elegendően 3 + erős 3 elektrofil + Segy 4 S E 2 reakcióhoz. 2 2 S 4 S 3 + 3 S + S 4 S S S 3 S 3 S S 3 S 3 - S S 3 S 3 S 3 - kérdés: lehet-e S E 2 reakcióval szulfonálni? válasz: S 3 -

kérdés: hová megy az új szubsztituens ha már van egy szubsztituens (vagy több) az aromás gyűrűn? orto Y orto? meta meta para Válasz: az Y szubsztituenstől függ, és a -komplex töltéseloszlásától: 0.3 + 0.3 0.14 0.14-0.05 0.14 0.12 elektronküldő szubsztituens (-C 3 ): para orto meta 0.48 3 C 0.20-0.27 0.27 0.61 0.15 0.13 ová kerül a pozitív töltés? relatív energia: 0.0 kj/mol 5.0 kj/mol 20.4 kj/mol

kérdés: hová megy egy szubsztituens ha már van egy (vagy több) az aromás gyűrűn? orto Y orto? meta meta para Válasz: az Y szubsztituenstől függ, és a -komplex töltéseloszlásától: 0.14 kérdés: ol lokalizálódik a +1 pozitív töltés? 0.14 0.14 0.12-0.05 0.12 0.14 0.3 + 0.3 elektronvonzó szubsztituens (- 2 ): para orto meta 0.21 3 C 0.20-0.27-0.27 0.27 0.13 0.20 0.37-0.06 relatív energia: 9.3 kj/mol 5.2 kj/mol 0.0 kj/mol

tapasztalat: Y: irányításának helye elektronküldő orto/para C 3, R 2, R 2 Y elektronvonzó meta R + 3 2 C, RC C 2, C 2 R, S 3 magyarázat: -komplex határszerkezeteit kell megvizsgálni: CF 3, CCl 3 o-támadás p-támadás m-támadás 2 2 2 Y Y Y 2 2 Y Y Y 2 2 2 Y Y Y 2 megoldás: mely határszerkezet esetében képes az elektronküldő szubsztituens stabilizálni a - komplexet? A két kiemelt határszerkezet esetében erre lehetőség nyílik. memo: Az irányítás általában nem kizárólagos, csak a szelektivitást fokozza. 2 2 2

kérdés: hogyan képes pl. a metil ( Y= C 3 ) vagy a metoxi ( Y= C 3 ) szubsztituens a két kiemelt határszerkezeten keresztül stabilizálni a -komplexet, s így aktiválni valamint orto-, illetve para- helyzetbe irányítani az új szubsztituenst? válasz: - az Y elektronküldő hatása révén, - további delokalizációs lehetőség biztosításával: Y= C 3 C 3 C 3 C 3 C 3 2 2 2 C 3 o-támadás p -támadás C 3 C 3 2 2 2 itt csak elektronküldő hatás itt elektronküldő és delokalizációs hatások együttese magyarázat: Az S E 2 aromás reakció sebességmeghatározó lépése a -komplex kialakulása, mely folyamatot gyorsítják és szelektívebbé teszik a stabilizált -komplexek.

kérdés: hogyan magyarázzuk hogy az elektronvonzó szubsztituensek (Y= R 3+, 2 ) dezaktiválnak és meta- helyzetbe irányítják az új szubsztituenst? megoldás: ugyanazon két határszerkezet megvizsgálásával mint az előbb: Y= R 3 + 2 R 3 o-támadás tényleges pozitív töltés R 3 2 2 formális pozitív töltés p-támadás 2 2 magyarázat: a -komplex pozitív töltése és az Y-szubsztituens pozitív töltése (formális vagy valós) destabilizálják mindkét határszerkezetet, s ezért nem kapunk se orto-, se para-terméket. memo: Jobb híján a meta termék dúsul fel. Ez az okfejtés minden elektronvonzó Y esetén igaz, akár pozitívan töltött akár nem.

kérdés: megfigyelés: igen Y: % orto- % para- C 3 58 37 C 2 C 3 45 49 C(C 3 ) 2 30 62 C(C 3 ) 3 16 73 befolyásolja-e az Y-mérete az orto:para termékarányt? magyarázat: sztérikus gátlás (Az Y növekvő mérete miatt az új szubsztituens nem fér az orto-helyzetez.) kérdés: megfigyelés: igen E+: % orto- % para- Cl + 39 55 + 2 30 70 Br + 11 87 S 3 1 99 befolyásolja-e az E + -mérete az orto:para termékarányt? magyarázat: sztérikus gátlás (Az E + növekvő mérete miatt nem fér az orto-pozícióhoz.) kérdés: egy korábban bevitt szubsztituens el tud-e távozni az aromás gyűrűről? Y Y E E árnyékolás mértéke megfigyelés: igen ipso-szubsztitúció.ha Y jó távozó csoport, pl: Y + C(C 3 ) 2 + S 3 E - Y S 3 - S 3 2 + 2 S 4

kérdés: mitől függ a sebességmeghatározó lépés gyorsasága, a -komplex kialakulása? megfigyelés: egyes Y-csoportok aktiválják, mások dezaktiválják az S E 2-t. memo: Már láttuk az irányításnál hogy miért aktivál a Me vagy Me és miért dezaktivál az R 3 + vagy 2. C(C 3 ) 2 C(C 3 ) 2 C(C 3 ) 2 2 2 + + C(C 3 ) 2 + C(C 3 ) 2 C(C 3 ) 2 2 1 : 5

Összefoglaló S S E A reakció- centrum szenének típusa telített : sp 3 (R) telítetlen, aromás: sp 2 (Φ) telített: sp 3 (R) telítetlen, aromás: sp 2 (Φ) Cl reaktáns, mechanizmus - C Cl S 2 C 3 - C 3 C Cl C Brg C 2 C 3 S E 2 S 2 aromás C S E 2 aromás C 3 S 1 reagens Br 2 2 nukleofil nukleofil elektrofil elektrofil - - C Cl Cl 2 közti-termék Me Me C Me Q Q potencirozás Q= 2 e-szívó Q=alil e-küldő

R alkohol Alkil-halogenidek átalakítása S 2 reakciókkal R' R R' éter S R S tiol R'S R SR' tioéter R X - X C R C nitril R = Me, primer vagy szekunder alkil X = Cl, Br vagy I R C C R'C R R C C C R' R' alkin észter R' 3 R R' 3 X kvaterner ammónium halogenid 3 - R 3 alkil-azid

ldószerhatás Apoláris oldószerek: realtív permittivitás pentán hexán * dipólus momentum ciklohexán benzol * toluol kloroform dietil-éter

ldószerhatás Poláris aprotikus oldószerek: diklórmetán realtív permittivitás dipólus momentum tetrahidrofurán etil-acetát aceton acetonitril dimetilformamid dimetilszulfoxid

ldószerhatás Poláris protikus oldószerek: realtív permittivitás dipólus momentum metilformamid ammónia 19 3.84 D t-butanol propanol etanol metanol ecetsav víz

ldószerhatás Dimetilszulfoxid (DMS): miracle solvent erősen polarizált oxigénatom atomi töltések: -0,41 nemkötő elektronpár 0,26 0,15-0,37 enyhén savanyú hidrogének vegyületek széles körének oldószere vízzel korlátlanul elegyedik forráspont: 189 C, fagyáspont: 19 C sejtek (pl. hámsejtek) permeabilitását megnöveli toxikus (?)