Halogenalkane

Wissenschaft Biologie
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Halli, hallo,

kann mir jemand kurz und verständlich erklären, was es bei der nucleophilen Substitution von Halogenalkanen mit der Sn1 und Sn2 Reaktion zu tun hat? Ich verstehe es soweit daß bei der Sn 1 nur die Ausgansverbindung also, das Halogenalkan beteiligt ist bei Sn2 beide, Nucleophil und Alkan. Was hat es aber mit der Reaktionsgeschwindigkeit auf sich, warum ist die denn da so wichtig und wer wird „racemisiert“ und was hat das alles mit Solvatation zu tun, die gibt´s doch nur bei den Basen oder?
In diesem Zusammenhang hab´ ich auch etwas von der stereospezifischer Reaktion gelesen. Wenn jemand weiß was das ist und mir ebenfalls erklären könnte wäre das sehr, sehr nett. Vielen Dank schon im vorraus,
Eure Johanna

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Hallo, Johanna,

kann mir jemand kurz und verständlich erklären, was es bei der
nucleophilen Substitution von Halogenalkanen mit der Sn1 und
Sn2 Reaktion zu tun hat? Ich verstehe es soweit daß bei der Sn
1 nur die Ausgansverbindung also, das Halogenalkan beteiligt

Dann könnte man den anderen Stoff (Nucleophil) ja weg lassen.
Beide sind an der Reaktion beteiligt, aber bei der SN1 hat nur
die Konzentration des Halogenalkans einen Einfluß auf die
Reaktionsgeschwindigkeit.

ist bei Sn2 beide, Nucleophil und Alkan. Was hat es aber mit

Bei der SN2 ist die Reaktionsgeschwindigkeit proportional zu
beiden Eduktkonzentrationen.

der Reaktionsgeschwindigkeit auf sich, warum ist die denn da

s.o.

so wichtig und wer wird „racemisiert“ und was hat das alles

Racemisch können chirale Moleküle anfallen. Das sind die
Produkte, weil die Edukte so gut es geht verbraucht werden. :wink:

Bei der SN2 wird die evtl. vorher vorhandene absolute
Konfiguration des Reaktionszentrums im Halogenalkan invertiert.
Bei der SN1 hingegen geht die chirale Information des
Reaktionszentrums verloren (planares Intermediat).

mit Solvatation zu tun, die gibt´s doch nur bei den Basen
oder?

Alle gelösten Teilchen sind solvatisiert. Daher sind sie gelöst.
In Wasser beispielsweise sind Ionen stärker solvatisiert als
polarisierte Moleküle mit Partialladungen. Harte Ionen hingegen
stärker als weiche u.s.w.

In diesem Zusammenhang hab´ ich auch etwas von der
stereospezifischer Reaktion gelesen. Wenn jemand weiß was das

Eine Reaktion ist stereospezifisch, wenn ein Enantiomer bevorzugt
gebildet wird. Das können sowohl geringe als auch hohe
Überschüsse sein.

ist und mir ebenfalls erklären könnte wäre das sehr, sehr
nett. Vielen Dank schon im vorraus,

Ich hoffe ich konnte mit den recht kurzen Ausführungen helfen.

CU Robin

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Hallo Robin, danke für die schnelle Antwort,
also wenn ich das jetzt richtig verstanden hab ist das so, daß je höher die Kozentration ist auch die Reaktionsgeschwindigkeit zunimmt. Bei Sn1 interessiert aber nur die Konzentration vom Alkan und bei Sn2 eben beide. Das Chiralitätszentrum (das evtl. vorhanden ist) geht durch die Substitution eines Nucleophils verloren, das nennt man dann Racemisierung. Okay, so weit so gut… Ist dann quasi, die Inversion bei der Sn2 Reaktion auch eine Racemisierung?
(Die stereospezif. Reaktion bei Sn2 ist die Inversion oder?)
Liebe Grüße
Johanna

Hallo, Johanna,

kann mir jemand kurz und verständlich erklären, was es bei der
nucleophilen Substitution von Halogenalkanen mit der Sn1 und
Sn2 Reaktion zu tun hat? Ich verstehe es soweit daß bei der Sn
1 nur die Ausgansverbindung also, das Halogenalkan beteiligt

Dann könnte man den anderen Stoff (Nucleophil) ja weg lassen.
Beide sind an der Reaktion beteiligt, aber bei der SN1 hat nur
die Konzentration des Halogenalkans einen Einfluß auf die
Reaktionsgeschwindigkeit.

ist bei Sn2 beide, Nucleophil und Alkan. Was hat es aber mit

Bei der SN2 ist die Reaktionsgeschwindigkeit proportional zu
beiden Eduktkonzentrationen.

der Reaktionsgeschwindigkeit auf sich, warum ist die denn da

s.o.

so wichtig und wer wird „racemisiert“ und was hat das alles

Racemisch können chirale Moleküle anfallen. Das sind die
Produkte, weil die Edukte so gut es geht verbraucht werden. :wink:

Bei der SN2 wird die evtl. vorher vorhandene absolute
Konfiguration des Reaktionszentrums im Halogenalkan
invertiert.
Bei der SN1 hingegen geht die chirale Information des
Reaktionszentrums verloren (planares Intermediat).

mit Solvatation zu tun, die gibt´s doch nur bei den Basen
oder?

Alle gelösten Teilchen sind solvatisiert. Daher sind sie
gelöst.
In Wasser beispielsweise sind Ionen stärker solvatisiert als
polarisierte Moleküle mit Partialladungen. Harte Ionen
hingegen
stärker als weiche u.s.w.

In diesem Zusammenhang hab´ ich auch etwas von der
stereospezifischer Reaktion gelesen. Wenn jemand weiß was das

Eine Reaktion ist stereospezifisch, wenn ein Enantiomer
bevorzugt
gebildet wird. Das können sowohl geringe als auch hohe
Überschüsse sein.

ist und mir ebenfalls erklären könnte wäre das sehr, sehr
nett. Vielen Dank schon im vorraus,

Ich hoffe ich konnte mit den recht kurzen Ausführungen helfen.

CU Robin

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Hallo Johanna,

Nukleophile Subsititution:
Grundsätzlich lassen sich zwei Mechanismen unterscheiden:

  1. SN1-Reaktionen:
    das Geschwindigkeitsgesetz für SN1-Reaktionen lautet:
    v = k * [Halogenalkan]. Das kommt daher, da der geschwindigkeitsbestimmende Schritt für die Reaktion die heterolytische Spaltung des Alkylhalogenids in Alkylkation (ein Carbeniumion) und ein Halogenanion ist.

CnH2n+1X -> [CnHnH2n+1]+ + X-

Im nachfolgenden Schritt wird nun das Carbeniumion vom Nucleophil angegriffen und reagiert zum Produkt. Dieser Schritt ist verglichen mit der heterolytischen Spaltung schnell und hat darum keinen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit.
Das Carbeniumion kann von beiden Seiten angegriffen werden, da es planar gebaut ist. Da der Angriff von beiden Seiten gleich wahrscheinlich ist, können bei der Reaktion zwei Stereoisomere entstehen. Wenn kein weiteres Stereozentrum im Molekül vorhanden ist, sind die beiden Produkte Enantiomere (Spiegelbildisomere).

Ein Racemat ist eine Mischung, die beide Enantiomere in gleichen Anteilen enthält und daher polarisiertes Licht nicht dreht.

Wenn ein weiteres Stereozentrum im Molekül vorhanden ist, bilden sich Diastereomere (Stereoisomere, die sich weder durch Drehung noch durch Spiegelung ineinander überführen lassen).

  1. SN2-Reaktionen:
    Bei einer SN2-Reaktion findet keine vorgelagerte heterolytische Spaltung statt. Das Nucleophil greift am Reaktionszentrum an (genauer: am antibindenden sigma*-Orbital der Kohlenstoff-Austrittsguppen-Bindung). In dem Maße, wie sich die neue Bindung zwischen Nucleophil und Reaktand bildet, wird die Bindung zwischen der Austrittsgruppe und dem Reaktanden gelöst. Daher ist die Reaktionsgeschwindigkeit sowohl von der Konzentration des Nuclophils als auch des Reaktionspartners abhängig. Das Geschwindigkeitsgesetz lautet daher:
    v = k * [Nucleophil][Reaktionspartner]
    Bei der Reaktion klappen die anderen Substituenten am Kohlenstoff um - ähnlich wie ein Regenschirm bei starkem Wind. Darum wird dieser Prozess auch Inversion genannt. Verglichen mit der Ausgangsverbindung ist keine Stereoinformation verloren gegangen. Bei der Inversion kommt es daher nicht zu einer Racemisierung (denn es wird ja nur ein Stereoisomer gebildet).

Die SN2-Reaktion an sich ist stereospezifisch.

Wenn Du noch ein paar Bilder brauchst (animiert, aber leider auf Englisch):
http://www.stark.kent.edu/~cearley/Organic1/Subst/sn…

Ich hoffe, ich konnte das Thema etwas näherbringen :smile:
Gruß, Florian

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Hallo, Johanna,

also wenn ich das jetzt richtig verstanden hab ist das so, daß
je höher die Kozentration ist auch die
Reaktionsgeschwindigkeit zunimmt. Bei Sn1 interessiert aber
nur die Konzentration vom Alkan und bei Sn2 eben beide. Das

Richtig.

Chiralitätszentrum (das evtl. vorhanden ist) geht durch die
Substitution eines Nucleophils verloren, das nennt man dann
Racemisierung. Okay, so weit so gut… Ist dann quasi, die

Nur bei SN1 geht die chirale Information verloren, aber die Chiralität nicht. D.h.: Bei SN1 - Reaktionen erhält man Racemate (50:50 - Enantiomerengemische).

Inversion bei der Sn2 Reaktion auch eine Racemisierung?

Nein, bei der SN2 - Reaktion geht die chirale Information nicht verloren. Du kannst Dir immer vorstellen, daß Du mit enantiomerenreinen Substanzen arbeitest. Bei der SN2 - Reaktion wird die absolute Konfiguration am Reaktionszentrum invertiert. Racemisierung bedeutet, daß beide Enantiomere im gleichen Maße gebildet werden.

(Die stereospezif. Reaktion bei Sn2 ist die Inversion oder?)

Ja, durch die Inversion kann man die absolute Konfiguration des Produktes vorhersagen, wenn man die absolute Konfiguration des Eduktes kennt.

Viele Grüße

Robin