2014年5月15日木曜日

17. Q.次の生成物を得るためには、SN1とSN2反応のどちらで考えればいいですか?
    

    

1. A. 求核置換反応は、SN1とSN2反応の二つに分類されます。
   

　 それぞれの特徴を比較してみましょう。

　　　　　　　　　　　　　　　　SN1反応　　　　　　　　SN2反応

　反応速度への影響　　　　　基質の濃度のみ　　　基質と求核試薬の両方の濃度

　反応の起こりやすさ　　　　３＞２＞１級　　　　　　　１＞２＞３級

　中間体の有無　　　　　　カルボカチオン中間体　　　　　中間体無し

　反応の立体化学　　　　　不斉炭素上でラセミ化　　　　　立体反転

　反応条件　　　　　　　　酸性または中性　　　　　　　　　塩基性

　このように、SN1とSN2反応では、基質の級数や反応における立体化学、条件（酸性、中性塩基性）が大きく異なることがわかります。

　問題の（１）と（２）の生成物はどちらも不斉炭素をもっていますが、（１）では一つだけの生成物、（２）は鏡像異性体の混合物（ラセミ体）であることに気がつきます。

SN2反応では立体反転が進行するため、生成物は反転した化合物一つだけとなります。一方、SN1反応では平面構造を有するカルボカチオン中間体を経由するため、生成物は鏡像異性体の混合物（ラセミ体）となります。（注：ただし、不斉炭素が無ければSN1反応の生成物は一つである。不斉炭素を持つ場合は、鏡像異性体を２つと数えるから）

　以上のことから、反応（１）はSN2反応、 反応（２）はSN1反応とわかります。

では、求核試薬はどうなるのでしょう。反応条件として、SN1反応は酸性または中性で、SN2反応は塩基性で進行します。 反応（１）も（２）も OCH3で置換されていますので、　 反応（１）はSN2反応の塩基性条件を考え CH3Oー、 反応（２）はSN1反応の中性条件からCH3OHが試薬となります。

つまり、基質を臭化物とすると、

とわかります。 反応（１）では不斉炭素上で立体反転がおこり、単一の生成物が得られます。反応（２）はカルボカチオンを経由（不斉炭素が消失）するため、基質の立体化学がRでもSでも同じ生成物（ラセミ体）を与えるので、基質に立体化学を表すくさび線を書く必要はありません（注：書いても間違いではありません）。

　このように、生成物を答えるだけでなく、反応物を答えられることが、本当にSN1とSN2反応を理解したと言えるでしょう。類題が教科書の問７・３８にあるので解いてみよう。