Nucleophile Substitution: SN2-Reaktion

Präsentation zum Thema: "Nucleophile Substitution: SN2-Reaktion"—  Präsentation transkript:

1 Nucleophile Substitution: SN2-Reaktion
Diese teilweise Verschiebung von Elektronendichte und die damit einhergehende Polarisierung kann z.B. durch den griechischen Buchstaben d und das hochgestellte entsprechende Ladungssymbol + bzw. ― an den entsprechenden Atomen verdeutlicht werden.

2 Nucleophile Substitution: SN2-Reaktion
Eine Alternative dazu ist die Verwendung eines durchgezogenen Keils. Dieser wird in anderen Fällen allerdings auch zur Wiedergabe von Bindungen eingesetzt, die aus der Ebene heraus dem Betrachter entgegenragen (siehe Kapitel über Stereochemie in der Vorlesung bzw. Lehrbüchern der Organischen Chemie).

3 Exkurs: Induktiver Effekt
Gönnen wir uns an dieser Stelle einen kleinen Exkurs zur Erläuterung des sog. Induktiven Effekts. Wir verstehen darunter das Phänomen, inwieweit die (statistische) Verteilung zweier Elektronen in einer σ-Bindung beeinflusst wird durch die Natur der beiden Atome, deren Kerne durch diese beiden Elektronen verknüpft werden. Was eine σ-Bindung ist, wurde bereits in der Datei Nr. 2 (Orbitalhybridisierung) erwähnt und soll in der obigen Abbildung verdeutlicht werden: Eine σ-Bindung kommt durch Überlappung zweier Orbitale (hier: zweier sp3-Hybridorbitale) auf der Verbindungsachse zwischen den Atomkernen (hier: C und Br) zustande. Die beiden Bindungselektronen sind zwar zu einem gewissen Grad frei beweglich, halten sich jedoch bevorzugt in der Überlappungszone der beiden Orbitale auf (kleine Anmerkung: die Überlappungszone zwischen den Hybridorbitalen ist in der Abbildung mit Hilfe des Zeichenprogramms leider nicht exakt darstellbar; wir müssen daher unsere Phantasie ein wenig bemühen …).

4 Exkurs: Induktiver Effekt
Betrachten wir die beiden Orbitale zwischen dem C und dem Br sowie ihre beiden Bindungselektronen in der obigen Abbildung; links im Vergleich dazu die C-C-Bindung. In der C-Br-Bindung sind die beiden Elektronen etwas näher am Br eingezeichnet. Dies entspricht dem statistischen Mittel der Elektronenverteilung (vgl. dazu C-C: beide Elektronen sind im statistischen Mittel exakt zwischen den Kernen positioniert, also im Zentrum der Überlappungszone). Die Bindungselektronen werden aufgrund der höheren Elektronegativität des Br (im Vergleich zum C) näher zum Bromatom gezogen.

5 Exkurs: Induktiver Effekt
Die EN-Differenz der Bindungspartner sorgt also für eine asymmetrische Elektronenverteilung in der σ-Bindung zwischen C und Br und somit für einen Dipol. Wir sprechen hier von einem Induktiven Effekt. Da die Elektronendichte am C-Atom aufgrund der höheren Ladungsdichte im Kern des Bromatoms verringert wird, bezeichnen wir diesen I-Effekt als negativen Induktiven Effekt (= ―I-Effekt)

6 Exkurs: Induktiver Effekt
Einen noch stärkeren ―I-Effekt auf das C-Atom übt das (ungeladene) Sauerstoffatom aus. Sauerstoff ist mit einem EN-Wert (nach der Pauling-Skala) von 3,44 nach Fluor (EN-Wert nach Pauling: 3,98) immerhin das Element mit der zweithöchsten Elektronegativität.

7 Exkurs: Induktiver Effekt
Die EN-Werte der Bindungspartner sind im Normalfall ungeladener Atome der maßgebliche Faktor für das Ausmaß der Asymmetrie der Bindungselektronenverteilung. Im Fall von geladenen Atomen spielt der Überschuß (bei negativer Ladung) respektive Mangel an Elektronendichte (bei positiver Ladung) aber auch eine sehr wichtige Rolle. Eine negative Ladung, wie sie z.B. in Alkoholaten (= Salzen von Alkoholen) am O-Atom auftritt, führt unabhängig von der EN-Differenz der Atome aufgrund des hohen Drucks an Elektronendichte vom negativ geladenen Atom aus zu einem positiven Induktiven Effekt (+I-Effekt) am Nachbaratom (hier: am C-Atom), …

8 Exkurs: Induktiver Effekt
… während eine positive Ladung, wie sie z.B. am N-Atom einer Ammoniumgruppe auftritt, gerade den gegensätzlichen Effekt auf das C-Atom, nämlich einen elektronenziehenden ―I-Effekt ausübt.