Die S_N2-Reaktion, weitere Aufgaben ^{Q2, Studium}

Aufgabe 1

Setzt man Brom-methan mit Natriumiodid um, erhält man Iod-Methan und Natriumbromid in einer S_N2-Reaktion. Die Reaktionsgeschwindigkeit dieser Umsetzung wird gemessen und auf den Wert 100 gesetzt (ein rein willkürlicher Vergleichswert!).

Führt man die gleiche Reaktion mit Brom-ethan durch, misst man - bei gleichen Reaktionsbedingungen - eine relative Reaktionsgeschwindigkeit von nur noch 0,69 Einheiten.

Wenn man dann die selbe Reaktion mit 2-Brom-propan durchführt, ist die Reaktionsgeschwindigkeit kaum noch messbar, sie liegt bei 0,005 Einheiten.

Finden Sie eine Erklärung für diese unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten!

Aufgabe 2

Setzt man in Methanol gelöstes Brom-methan mit Natriumiodid um, erhält man Iod-Methan und Natriumbromid in einer S_N2-Reaktion. Die Reaktionsgeschwindigkeit dieser Umsetzung wird gemessen und auf den Wert 100 gesetzt (ein rein willkürlicher Vergleichswert!).

Ersetzt man nun in einem zweiten Versuch das Lösemittel Methanol durch das Lösemittel Aceton, so verläuft die Reaktion ca. 500 mal schneller!

Finden Sie eine Erklärung für diese enorme Beschleunigung der Reaktion!

Aufgabe 3

Ein wichtiger Versuch zum Nachweis des S_N2-Mechanismus wurde 1935 von E. Hughes durchgeführt:

2-Iod-octan ist eine optisch aktive Verbindung, weil das C2-Atom chiral ist. Die Verbindung wurde in einer Acetonlösung mit radioaktiv markiertem Iodid (Na^{+ 131}J^-) versetzt. Bei den 2-Iod-octan-Molekülen fand eine Substitution des normalen Iods gegen das radioaktive Iod statt, dabei verschwand im Laufe der Reaktion die optische Aktivität des Substrats.

Bei dem Versuch wurden zwei Geschwindigkeiten gemessen:

1. V_R, Die Reaktionsgeschwindigkeit der Substitutions-Reaktion.
2. V_O, Die Geschwindigkeit, mit der die optische Aktivität verloren ging.

Dabei stellte sich heraus, dass V_O doppelt so groß war wie V_R.

Erklären Sie diese Befunde!