Übungen zur Nucleophilen Substitution

I. Formuliere die Strukturformeln der folgenden Verbindungen in jeder Gruppe und ordne die Verbindungen nach ihrer Reaktivität bei SN2-Reaktionen:
a) 2-Brom-2-methylbutan, 1-Brompentan, 2-Brompentan
Die Reaktivität nimmt für SN2-Reaktionen ab: zunehmende sterische Hinderung erschwert SN2. Die Reaktivität nimmt für SN1-Reaktion zu: zunehmende Stabilisierung durch den +I-Effekt der Methylgruppen. Sterische Hinderung und +-I-Effekt ergänzen sich und begünstigen SN1. Unterschiede in der RG bei SN2-Reaktionen sind hauptsächlich auf sterische Faktoren und nicht auf elektronische Faktoren zurückzuführen. Je größer die Anzahl der Substituenten an dem Kohlenstoff ist, der das Halogen trägt, desto kleiner wird die Reaktivität gegenüber einer SN2-Reaktion. Unterschiede in der RG bei SN1-Reaktionen sind hauptsächlich auf elektronische Faktoren und nicht auf sterische Faktoren zurückzuführen.
b) 1-Brom-3-methylbutan, 2-Brom-2-methylbutan, 2-Brom-3-methylbutan SN2-Reihenfolge:
Reaktivität für SN2 nimmt ab und  für SN1 zu
zunehmende sterische Hinderung erschwert SN2             zunehmender +I-Effekt begünstigt SN1
c) 1-Brombutan, 1-Brom-2,2-dimethylpropan, 1-Brom-2-methylbutan, 1-Brom-3-methylbutan.
abnehmende sterische Hinderung durch die Methyl-Gruppen begünstigt SN2; abnehmende +I-Effekt erschwert SN1: der +I-Effekt ist aber nicht stark vorhanden: das Reaktionszentrum ist immer ein primäres C-Atom.
III. Nimm als Beispiel ein beliebiges Alkylhalogenid und NaOH in wässriger Lösung. Vergleiche beide Mechanismen, indem Du eine Tabelle mit einer Spalte für die SN1- und einer anderen für die SN2-Reaktion anfertigst, hinsichtlich folgender Kategorien: a) der Stereochemie b) der Reaktionsordnung c) der relativen Geschwindigkeit von CH3X, C2H5X, iso-C3H7X und tert.-C4H9X. d) der relativen Geschwindigkeit von R-Cl, R-Br und R-I. e) des Einflusses einer Verdoppelung der Konzentration von R-X auf die Reaktionsgeschwindigkeit f) des Einflusses einer Verdoppelung der Konzentration von OH--Ionen auf die Reaktionsgeschwindigkeit g) des Einflusses der Erhöhung des Wassergehaltes der Lösung auf die Reaktionsgeschwindigkeit
Kriterien SN1 SN2 Stereochemie Inversion und Retention: Racemisierung vollständige Inversion: Waldensche Umkehr Reaktionsordnung Reaktion 1. Ordnung Reaktion 2. Ordnung relative Geschwindigkeit von : Alkylstruktur CH3X < C2H5X < iso-C3H7X < tert.-C4H9X. CH3X > C2H5X > iso-C3H7X > tert.-C4H9X. relative Geschwindigkeit: Abgangsgruppe R-Cl < R-Br < R-I Reaktivität ----> zunehmend R-Cl < R-Br < R-I Reaktivität ----> zunehmend RG <–> Verdoppelung von c(RY) Verdoppelung von c(R-X)  verdoppelt die RG Verdoppelung von c(R-X)  verdoppelt die RG RG <–> Verdoppelung von c(OH-) Verdoppelung von c(OH-)  spielt keine Rolle Verdoppelung von c(OH-)  verdoppelt die RG RG <–> Erhöhung des Wassergehalts Erhöhung des Wassergehalts steigert die RG Erhöhung des Wassergehalts beeinflusst nicht wesentlich die RG

Quelle: Morrison/Boyd: Lehrbuch der Organischen Chemie, Weinheim 1974, Kapitel 14

Siehe dazu auch Übungen zur Nucleophilen Substitution im pdf-Format und Übungen zur Nucleophilen Substitution im WordPerfect-Format

update: 02.02.21                                        zurück               zur Hauptseite