5.5 반응

5.5 반응

=>substitution, nucleophilic, unimolecular --- 주로 3차 알킬과 약한 염기가 함께 반응

⑴ 반응 메카니즘

①이온간의 반응이다.

②다단계 반응이다.

--1단계 : 가장 느린 단계로 속도 결정단계이다.

=>할로젠화 알킬이 깨져서 한쌍의 이온이 형성되는 것이다.( 형성)

속도 반응식 ---1차 반응이다.

--2단계 : 탄소양이온이 친핵체와 결합하여 초기 생성물인 양성자가 첨가된 알콜을 생성한다.

--3단계 : 용매와의 빠른 가역적인 산-염기 반응에서 양성자 를 잃는다.

--->1~2단계까지는 반응이고, 3단계는 산-염기 반응이다.

③반응에서의 에너지 변화

=>움푹 패인곳이 카보양이온이 생성된 부분이며, 이곳이 깊지 않은 이유는 카보양이온이 반응성이 큰, 높은 에너지 화학종이기 때문이다.

⑵반응의 입체화학

=>반응에서 탄소는 결합을 이루고 빈 p 궤도를 가지고 있다.

=>이 반응에서는 카보양이온을 친핵체가 위쪽 또는 아래쪽을 공격하냐에 따라서 R, S의 입체 이성질적 성질이 달라지게 된다.

--->라세미화가 이루어진다.(같은 비율로 생기니까)

⑶반응의 속도

=>이다 =>카보양이온와 친핵체간의 반응은 매우 빠르나, 카보양이온의 농도가 매우 낮다. 그러므로 반응속도는 RX가 얼마나 빨리 이온화하여 카보양이온을 생성할 수 있는가에 의해 결정된다.

⑷반응에서의 상대적 반응성

=>...이런 순서로 반응이 빨라진다.

⑸카보양이온의 안정도

=>카보양이온의 안정도는 3차 카보양이온이 가장 안정한데, 그 이유는,

①유발효과(inductive effect)

=>카보양이온 근처에 있는 전기적으로 음성 혹은 전기적으로 양성인 원자에 의해 결합이 편극화함을 나타낼 때 쓰는 용어인데, 여기서는 카보양이온에 연결된 탄소의 수가 많을수록 한 탄소에 집중된 양전하를 분산시켜주는 효과가 크다는 것을 나타낸다.

=>카보양이온의 양전하를 분산시켜주기 때문에 안정하다.(전자도 관여)

②공액(hyperconjugation)

=>역시 유발효과와 같은 효과인데, 이것은 카보양이온의 비어있는 p 궤도와 주변 탄소와 결합된 수소의 s 궤도가 overlap되어 양전하가 분산되는 것을 뜻한다.

⑹카보양이온의 자리옮김 ---반응에서만 일어나는 현상

=>주로 2차와 3차 사이에서 메틸기가 이동한다.

--->2차는 3차보다 에너지적으로 약 11kcal/mol이 더 높다. 그렇게 때문에 이 카보양이온의 에너지는 인접한 탄소원자로부터 메틸기가 결합전자쌍과 함께 이동하여 낮추어질 수 있다.

--->이런 이동을 1,2-이동(1,2-shift)라 한다.(1, 2는 양성 탄소와 이웃한 탄소를 지칭)