المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية


The SN2 Reaction  
  
2997   04:14 مساءً   date: 29-5-2017
Author : John McMurry
Book or Source : Organic Chemistry
Page and Part : 9th. p 313


Read More
Date: 11-7-2018 2718
Date: 11-9-2019 785
Date: 16-10-2019 1192

The SN2 Reaction

In every chemical reaction, there is a direct relationship between the rate at which the reaction occurs and the concentrations of the reactants. When we measure this relationship, we measure the kinetics of the reaction. For example, let’s look at the kinetics of a simple nucleophilicsubstitution—the reaction of CH3Br with OH- to yield CH3OH plus Br-.

With a given temperature, solvent, and concentration of reactants, the substitution occurs at a certain rate. If we double the concentration of OH-,the frequency of encounters between reaction partners doubles and we find that the reaction rate also doubles. Similarly, if we double the concentration of CH3Br, the reaction rate again doubles. We call such a reaction, in which the rate is linearly dependent on the concentrations of two species  a second-order reaction. Mathematically, we can express this second-order  dependence of the nucleophilic substitution reaction by setting up a rate equation. As either [RX- or [-OH- changes, the rate of the reaction changes proportionately.

A mechanism that accounts for both the inversion of configuration and the second-order kinetics that are observed with nucleophilic substitution reactions was suggested in 1937 by the British chemists E. D. Hughes and Christopher Ingold, who formulated what they called the SN2 reaction— short for substitution, nucleophilic, bimolecular. (Bimolecular means that twomolecules, nucleophile and alkyl halide, take part in the step whose kinetics are measured.)

The essential feature of the SN2 mechanism is that it takes place in a single step, without intermediates, when the incoming nucleophile reacts with the alkyl halide or tosylate (the substrate) from a direction opposite the group that is displaced (the leaving group). As the nucleophile comes in on one side of the substrate and bonds to the carbon, the halide or tosylate departs from the other side, thereby inverting the stereochemical configuration. The process is shown in Figure 1.1 for the reaction of (S)-2-bromobutane with HO- to give (R)-2-butanol.

Figure 1.1 :The mechanism of the SN2 reaction. The reaction takes place in a single step when the incoming nucleophile approaches from a direction 180° away from the leaving halide ion, thereby inverting the stereochemistry at carbon.

As shown in Figure 1.1, the SN2 reaction occurs when an electron pair on the nucleophile Nu:- forces out the group X:-, which takes with it the electron pair from the former C - X bond. This occurs through a transition state in which the new Nu - C bond is partially formed at the same time that the old C - X bond is partially broken and in which the negative charge is shared by both the incoming nucleophile and the outgoing halide ion. The transition state for this inversion has the remaining three bonds to carbon in a planar arrangement (Figure 1.2).

Figure 1.2 The transition state of an SN2 reaction has a planar arrangement of the carbon atom and the remaining three groups. Electrostatic potential maps show that negative charge is delocalized in the transition state.

The mechanism proposed by Hughes and Ingold is fully consistent with experimental results, explaining both stereochemical and kinetic data. Thus, the requirement for a backside approach of the entering nucleophile (180°away from the departing X group) causes the stereochemistry of the substrate to invert, much like an umbrella turning inside-out in the wind. The Hughes– Ingold mechanism also explains why second-order kinetics are observed: the SN2 reaction occurs in a single step that involves both alkyl halide and nucleophile. Two molecules are involved in the step whose rate is measured.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .