それでは脱離反応の1つ目
E1反応について説明するよ。
※求核置換反応が説明済みなので、今回は順番通りに1から紹介していくね。

まずは前回の脱離反応で紹介した以下の反応を見ていこう。

この反応をもう少し細かく表現すると以下のようになる。

脱離反応で大筋は説明しているのでざっと解説すると
脱離基(Br)が取れた後
カルボカチオンからが1つ取れて
2重結合を生成する。
そして
SN1反応の求核剤(OH)がカルボカチオンを攻撃する。

さてちょっとした復習なのだけれど
SN1反応の由来はいったいなんだったか覚えているかな?

そう
・反応速度に関わる分子が基質の一分子
だからだったね。
じゃあなぜ求核剤に関わる反応が考慮されないのか?

そう
・基質に関わる反応時間が圧倒的に長い
からだったね。

そしてこの
圧倒的に長い→一番時間がかかっている
部分を律速段階といったよね。

お察しの通りで図の赤矢印&赤枠で囲った方が律速段階になる。

さて、ここまでくればピンときてほしいところだけど
結論としては

E1反応が起こるときは、SN1反応がほぼ必ず起こる(というかSN1がメインの反応になる)。
・反応速度を速くする方法は、SN1反応と全く同じになる。
ってことだね。

...ちょっと短いのでオマケ。

今回はどのHをとっても生成物の量は変わらないのだけれど
例えば以下のような場合には生成物の量が変わってくる

細かい部分はまたどこかで解説しようと思うけど
一先ずは
2重結合を作るCに結合する置換基の数が多い生成物ができやすい
くらいで覚えてもらっていたらいいかな。

ザイツェフ則っていうのだけれど
これは応用編に入ってから紹介しようかと思います。(いつになることやら…)

そんなところで、ではまた次回。

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さて求核置換反応についての説明が終わったところで視点を変えて
今回は求核置換反応の裏側で発生している脱離反応について解説するよ。

まず紹介もかねては下図を見てほしい。

見たままで、SN1反応を表したものだんだけど
何か違和感を感じるんじゃないかな?

そう、脱離基(Br)を除いた生成物2つあるよね。
まずここがポイントで、この例の場合
下のほうに書いているけど、反応の結果として100%が求核置換されず
求核置換反応が80%
脱離反応が20%
の割合で起こっているんだ。

求核置換反応は電子不足になっている炭素原子に求核剤がひっついて他の原子を追い出す形だったよね?
脱離反応の場合は電子不足になっている炭素原子に対して求核剤塩基として働きかけているんだ。

もうちょっと具体的にいうと
・炭素の隣の炭素に結合している水素を攻撃
水素を引き抜く
・C-H結合の共有電子対がC+-C結合に移動して二重結合生成

といった動きになる。
なので図のようにアルケンになっちゃいます。

まぁ見ての通りであんまり比率は大きくない
けど無視はしちゃいけない

なぜなら世の中にはこの少量の方を薬で使ったり
ドラッグ危ないお薬の合成に使ったりなど
どれが必要になるかは分からない
大半有効な成分だったけど残りの少量がやんヴァイ(汗)副作用を持っている可能性だって十二分にある。
だからたとえ少量でも何がどういう機構で生成しているかを知っておくことは重要なのです。

・・・脱線した。
話を元に戻そう。

この脱離反応だが、求核置換反応の裏で発生していることでお察しかもだけど

・一分子脱離反応(E1反応)
・二分子脱離反王(E2反応)

2種類がある。

まぁご想像の通りで、反応速度影響を与える分子の数が1個か2個かの違いだ。
※ちなみにEはElimination(脱離)から

反応についての細かい解説は別途するので今回は要点だけ!

一分子脱離反応(E1反応)

「基質だけ」の場合は一分子だから「E1」

二分子脱離反王(E2反応)

「基質と求核剤」の場合は二分子だから「E2」

ってことだね。
そして見てお分かりのとおり
E1反応はSN1反応と
E2反応はSN2反応とセット起こるよ。
※まぁここまでの流れで「実は関わる分子の数は違うんです!」とかなったら訳わかんないよね…

今回は導入部なのでざっくりした説明でした。

ではまた次回。

 

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