5.4 반응

5.4 반응

=>2분자(Bimoleculer)가 치환반응에 관여하는 것. - 주로 할로젠화 메틸과 1차 할로젠화 알킬 등이 강한 친핵체와 이 반응을 한다.

⑴의 입체화학과 반응 메카니즘.

①한번에 일어난다.(one-step)

=>새로운 결합이 형성되는 것과 C-X 결합이 끊어지는 것이 한꺼번에 일어난다.

②전이상태

=>위 그림에서 대괄호 안에 있는 상태가 전이상태 또는 활성화착물(activated complex)상태이다.---높은 퍼텐셜 에너지를 가지며 반응물로도, 생성물로도 될 수 있다.

=>전이상태에서는 종전에 결합이 결합으로 , 다시 결합으로 돌아가는 일시적 재혼성화를 나타낸다. 전이상태에서는 3개의 평면 결합과 p궤도함수를 사용하는 두 개의 반쪽 결합을 갖는다.

③Walden 반전(Walden inversion)

=>우산이 뒤집어지는 것 같은 배열의 반전

④입체 이성질체 성질도 바뀐다.(R--->S...)

⑤친핵체 공격시, RX의 뒤쪽을 공격해야 반응이 일어나는 데...그 이유?

=>분자궤도 쪽으로는 비어있는 시그마 반결합 궤도쪽으로 결합을 시도하는데, RX 결합을 끊고 들어가는것보다, X의 반대쪽의 시그마 반결합 궤도에 결합을 시도하는 것이 더 안정하므로.

=>VSEPR 이론으로는, 전이상태를 이룰 때, 5개의 리간드가 결합을 시도한다. 이때 가장 안정한 구조는 삼각 쌍뿔 구조이기 때문에 뒤쪽으로 공격을 시도하는 것이 더 쉽게 결합을 형성한다.

⑵에너지 변화

=>옆 도표에서와 같이 활성화 착물에 이르게 하는 활성화 에너지가 필요하다. 초기 상태가 반응물의 평균에너지고, 뒤쪽 약간 내려간 부분이 생성물의 평균에너지이며, 이 두 에너지 간 차이가 바로 엔탈피 변화량 인 것이다.

⑶반응속도론적 관찰

--->2차 반응이다.=>반응속도식 :

①농도를 높여준다 : 분자간 충돌 횟수가 증가하여 반응속도가 증가한다.

② k : 속도상수로, 용매, 온도에만 관여하고 같은 조건에서는 일정하다.

⑷속도와 생성물에 미치는 활성화 에너지의 영향

①활성화 에너지가 낮을수록 반응속도는 더 빨라진다.

--->낮은 에너지에서 반응한다면 반응에 참여할 수 있는 분자수도 증가하기 때문이다.

②활성화 착물, 즉 전이상태가 안정한 것일수록 더 빠른 반응이 진행된다.

⑸구조와 반응속도

①1차(primary) 할로젠화 알킬에서는 알킬의 크기가 작을수록 반응속도는 빠르다.

②입체장애를 고려한다면,

....머리탄소에 붙은 알킬수가 작을수록, 적을수록 속도는 증가한다.

=>공격할 탄소에 잔가지들이 많으면 화합물의 공간의 배열이 비좁아지고 복잡해지는 입체장애(steric hindrannce)가 크게 작용하여 계의 에너지가 증가한다. --->반응하기 어려워지고, 속도도 느려지게 된다.