התמרה נוקלאופילית
התמרה נוקלאופילית היא אחת התגובות הנפוצות בכימיה אורגנית. בהתמרה נוקלאופילית אחת הקבוצות הכימיות, הקשורות למולקולה המגיבה, מוחלפת בקבוצה כימית אחרת.
המולקולה המגיבה נקראת סובסטרט. הקבוצה הכימית החדשה, אשר נקשרת לסובסטרט, נקראת נוקלאופיל והיא נוטה למסור אלקטרונים.
הקבוצה הכימית, אשר מוחלפת, נקראת הקבוצה העוזבת. הקבוצה העוזבת תהיה בדרך כלל בעלת אופי אלקטרושלילי.
התמרה נוקלאופילית יכולה להתרחש בשני מנגנוני תגובה עיקריים - SN1 ו-SN2
.
SN1 מנגנון
מנגנון SN1 מתרחש בשני שלבים. בהתחלה מפורק הקשר בין מולקולת הסובסטרט לקבוצה העוזבת ונוצר קרבוקטיון (יון טעון חיובית). בשלב השני מתרחשת היקשרות הנוקלאופיל לקרבוקטיון ומתקבל תוצר סופי. באופן כללי, התמרה נוקלאופילית SN1 יכולה להתרחש כאשר יכול להיווצר קרבוקטיון יציב. אם לא, התגובה תתרחש במנגנון SN2.
השלב הראשון, בו נוצר הקרבוקטיון, הוא השלב האיטי ולכן הוא שלב קובע קצב התגובה. כמו שניתן לראות, קצב התגובה לא מושפע מריכוזו ואופיו של נוקלאופיל, אשר מעורב רק בשלב השני.
כלומר, שלב קובע קצב התגובה מושפע רק ממגיב אחד ולכן קצב התגובה יהיה מסדר ראשון.
ספרה 1 מצביעה על כך שמדובר במנגנון חד-מולקולרי.
הקרבוקטיון, המתקבל בשלב הראשון, בעל גיאומטריה מישורית. עובדה זו מאפשרת לנוקלאופיל לתקוף מכל אחד מצידיו של הקרבוקטיון.
אי לכך, כאשר הסובסטרט הוא כיראלי, יוכלו להתקבל שני אננטיומרים
.
SN1 וטרט-בוטנול במנגנון Cl- התמרה נוקלאופילית של
דוגמה לתגובה המתרחשת במנגנון SN1 היא החלפת קבוצת הידרוקסיל במולקולת טרט- בוטנול (טרט-בוטיל אלכוהול) על ידי יון הכלור.
עם יציאת יון הידרוקסיד מהמולקולה (הקבוצה העוזבת), במקרה הנתון ממולקולת טרט-בוטיל אלכוהול. כך נוצר קרבוקטיון עם גיאומטריה מישורית. יון ההלוגן (הנוקלאופיל) נקשר לקרבוקטיון ונוצר הלואלקאן (אלקיל-הליד) נייטרלי
.
See also
SN2 reaction: Substitution of chloride and methanol
References
This demo was adapted from http://www.chemieunterricht-interaktiv.de/en/animations/sn1_substutition/sn1_substitution_3d.html by Dr. V. Pietzner, part of the ChiLe project
