Halogenalkane

Halogenalkane

4. Reaktionen 1: Nucleophile Substitution

4.1 Mechanismus der Nucleophilen Substitution

4.1.1 Der S_N1-Mechanismus

Schritt (1) ist langsam und geschwindigkeitsbestimmend. Da (1) eine unimolekulare Zerfallsreaktion ist, ist die Gesamtreaktion 1. Ordnung: S_N1. Entscheidend für den Ablauf der Gesamtreaktion ist die Stabilität des Zwischenprodukts (ZWP). Alle Faktoren, die das Carbeniumion stabilisieren, erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit. Daher reagieren tertiäre Halogenalkane besser als sekundäre, diese wieder besser als primäre.

4.1.2 Der S_N2-Mechanismus

Die S_N2 ist eine bimolekulare Reaktion, die aus einem Reaktionsschritt besteht. Da zwei Moleküle zusammentreffen müssen, hängt die Reaktionsgeschwindigkeit des einzigen Schrittes von der Konzentration beider Edukte ab, daher ist die Reaktionsgeschwindigkeit 2. Ordnung. Aufgrund sterischer Spannung reagieren hier die einfachen Halogenalkane schneller als sekundäre oder tertiäre.

4.1.3 Konkurrenz zwischen SN1 und SN2

Grundsätzlich läuft die Reaktion bei primären Halogenalkanen fast immer nach dem SN2-Mechanismus ab, bei tertiären Halogenalkanen fast immer nach dem SN1-Mechanismus. Bei sekundären Halogenalkanen entscheiden viele Faktoren, welcher Reaktionsmechanismus eingeschlagen wird.

Die wichtigsten Faktoren sind:

Polarität des Lösemittels

Polare Lösemittel stabilisieren Carbeniumionen durch Solvatation (Wasser bildet z.B. Hydrathüllen), daher wird durch polare Lösemittel wie Wasser, Ethanol, Ammoniak etc. der S_N1-Mechanismus begünstigt.

Konzentration des Nucleophils

Bei niedriger Nucleophilkonzentration kann S_N2 nicht stattfinden, S_N1 wird daher begünstigt.

Nucleophilie des Nucleophils

Je reaktiver das Nucleophil, desto eher findet die SN2 statt.

Die Begriffe "Nucleophilie" und "Basizität" sind übrigens nicht identisch! So ist OH^- eine stärkere Base als das Homologe SH^-, SH^- ist aber ein stärkeres Nucleophil als OH^-, weil sich die Elektronen in einer "größeren" Wolke befinden, die sich leichter polarisieren lässt. Weitere Ausführungen hierzu siehe nächste Seite.

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4.2 Nucleophilie und Basizität
4.3 Die wichtigsten Reaktionen