Reaktionsmechanismus

Als man die Nucleophile Substitution näher untersuchte, fand man folgende interessante Abhängigkeit der Reaktivität von der Struktur des Alkyl-Restes der organischen R-X-Verbindung:

Bei chemischen Reaktionen ist es meistens entweder so, dass die Reaktivität nach folgendem Schema ansteigt:

Methyl- < primär < sekundär < tertiär

oder umgekehrt abnimmt:

Methyl- > primär > sekundär > tertiär

Nicht so bei der Nucleophilen Substitution; hier sind sekundäre Alkohole bzw. Halogenalkane (und andere R-X-Verbindungen mit R = Alkylrest und X = nucleophile Gruppe) am wenigsten reaktiv, während primäre und tertiäre R-X-Verbindungen am reaktivsten sind.

Immer dann, wenn eine Messgröße ein Minimum oder ein Maximum bzw. Optimum aufweist, wird die Messgröße von mehreren Faktoren (mindestens zwei) bestimmt, die einen gegenteiligen Einfluss haben. Denken Sie nur an die Temperaturabhängigkeit der Aktivität der meisten Enzyme! Am Anfang, also bei niedrigen Temperaturen, steigt die Aktivität mit zunehmender Temperatur an. Ursache ist die RGT-Regel, nach der sich chemische und biochemische Reaktionen mit steigender Temperatur beschleunigen. Nachdem aber ein Aktivitätsmaximum erreicht ist, nimmt die Aktivität bei weiter steigender Temperatur ab. Wie kommt's? Weil jetzt die Enzyme langsam beginnen, auseinander zu brechen (Denuturierung).

Ähnlich ist es auch mit der Reaktivität von R-X-Verbindungen bei der Nucleophilen Substitution. Es gibt nämlich zwei grundlegend verschiedene Mechanismen der S_N, die S_N1 und die S_N2-Reaktion. Bei der S_N1-Reaktion gilt folgende Beziehung bezüglich der Reaktivität:

S_N1: Methyl- < primär < sekundär < tertiär

Beim S_N2-Mechanismus sieht die Sache völlig anders aus. Hier gilt die Beziehung

S_N2: Methyl- > primär > sekundär > tertiär

Führt man nun eine Nucleophile Substitution durch, so wie wir sie in Versuch 1 und Versuch 2 kennen gelernt haben, so konkurrieren die beiden Mechanismen miteinander.

Bei Brommethan oder Methanol überwiegt der S_N2-Mechanismus, eine S_N1-Reaktion findet so gut wie kaum statt.

Bei einem Alkohol wie dem 2-Methyl-2-propanol dagegen überwiegt eindeutig der S_N1-Mechanismus, eine S_N2-Reaktion findet so gut wie nicht statt.

Bei primären und sekundären Alkoholen konkurrieren beide Mechanismen, und es hängt von den Reaktionsbedingungen ab, welcher Mechanismus überwiegt.

Spezialseite zum SN1-Mechanismus

Spezialseite zum SN2-Mechanismus

Spezialseite zur Konkurrenz zwischen den beiden Mechanismen

---