Eliminierung oder Substitution?
Ob eine Substitution oder Eliminierung stattfindet, wird ja durch das Vorhandensein eines starken Nukleophils oder einer starken, sterisch gehinderten Broensted-Base entschieden. Aber ist eine starke Broensted-Base nicht oft auch ein Nukleophil?
2 Antworten
Nicht unbedingt. So sind zum Beispiel Halogenide gute Nucleophile, aber beschissene Brønsted-Basen. Gleiches gilt eben auch für sterisch gehinderte (Super-)Basen wie LDA oder LiHMDS, die quasi gar nicht nucleophil sind.
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Warum entscheiden starke Nukleophile oder sterisch gehinderte Brønsted-Basen über Substitution oder Eliminierung?
Ob in einer chemischen Reaktion eine Substitution oder eine Eliminierung stattfindet, hängt von mehreren Faktoren ab, vor allem von der Struktur des Substrats, der Art des Reagenzes und den Reaktionsbedingungen. Ein starkes Nukleophil fördert typischerweise eine nukleophile Substitution, weil es in der Lage ist, ein Abgangsatom oder -gruppe zu attackieren und es zu ersetzen. Bei einer starken Brønsted-Base hingegen ist die Reaktion oft auf eine Eliminierung ausgerichtet, da die Base das Proton von einem benachbarten Kohlenstoffatom abstrahiert, was zu einer Doppelbindung führt.
Ein weiterer Aspekt ist die sterische Hinderung. In einem sterisch hinderlichen Umfeld ist es für ein Nukleophil schwieriger, die Substitution durchzuführen, da der Angriff auf das Kohlenstoffatom blockiert wird. In solchen Fällen ist die Eliminierung oft bevorzugt, da diese weniger sterisch empfindlich ist.
Kann eine starke Brønsted-Base auch ein Nukleophil sein?
Ja, viele starke Brønsted-Basen sind tatsächlich auch Nukleophile, da beide Eigenschaften auf einer starken Elektronenpaardichte beruhen, die für die Reaktion erforderlich ist. Ein klassisches Beispiel ist Hydroxid-Ion (OH⁻), das sowohl als starke Base (Protonenakzeptor) als auch als gutes Nukleophil (Angreifer auf ein elektrophiles Kohlenstoffatom) agieren kann. Allerdings wird bei einer solchen Reaktion die Entscheidung, ob eine Substitution oder eine Eliminierung stattfindet, nicht nur durch die Stärke der Base oder des Nukleophils bestimmt, sondern auch durch die Reaktionsbedingungen und die Struktur des Substrats.
Im Allgemeinen wird eine starke Base wie OH⁻ bei einem primären Halogenalkan und bei geeigneten Reaktionsbedingungen eher eine Eliminierung (E2) bevorzugen, da der direkte Protonenabstraktionsmechanismus die Bildung einer Doppelbindung begünstigt. Wenn das Substrat jedoch sekundär oder tertiär ist, kann die gleiche Base auch eine nukleophile Substitution (SN2 oder SN1) begünstigen, je nachdem, wie die Reaktionsbedingungen gestaltet sind (z.B. Polarität des Lösungsmittels, Temperatur, etc.).
Starke Brønsted-Basen sind in der Tat oft auch Nukleophile, aber ob eine Substitution oder Eliminierung vorliegt, hängt nicht nur von der Stärke des Nukleophils oder der Base ab, sondern auch von der Struktur des Substrats, der Reaktionssterilität und den Bedingungen wie Lösungsmittel und Temperatur. In vielen Fällen führen starke Basen zu Eliminierungen, besonders bei sterisch gehinderten Substraten oder höheren Temperaturen.
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