новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы
расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас


контакты
поиск
   

Новости химической науки > Реакция SN2 не так проста, как написано в учебниках


9.6.2012
средняя оценка статьи - 5 (5 оценок) Подписаться на RSS

Описание механизма бимолекулярного нуклеофильного замещения SN2, приводимое в учебниках и чем-то напоминающее выворачивание зонтика на сильном ветру, долгое время считалось максимальным простым примером реализации химической реакции на микроуровне.

Тем не менее, результаты нового эксперимента продемонстрировали, что даже одна молекула растворителя в микроокружении нуклеофила может направлять механизм реакции по существенно различающимся направлениям.

Роланд Вестер (Roland Wester) из Университета Инсбрука изучал реакцию замещения, в которой участвует метилйодид и гидроксил-анион, с помощью масс-спектрометра со скрещенными ионными пучками (crossed beam ion imaging spectrometer). Исследователь анализировал три возможных сценария атаки нуклеофилами – «голые» анионы ОН и кластеры ОН˙(H2O) и ОН˙(H2O)2. Эти частицы направляли встречным потоком по отношению к пучку молекул CH3I в токе гелия. После столкновения частиц, приводящего к протеканию реакции, детектор измерял угол и скорость выброса уходящей группы – йодид-иона.



Траектории движения йодид-иона в реакции SN2 метилйодида с кластером ОН˙(H2O). (Рисунок из Nat. Chem., 2012, DOI: 10.1038/nchem.1362)

Хотя эксперименты по установлению механизмов реакций с привлечением техники скрещенных потоков проводятся уже около десятилетия, Вестер заявляет, что ему впервые удалось разработать методику, позволяющую измерять параметры движения заряженных частиц. Он считает это достижение очень важным, так как многие важные химические реакции протекают с образованием ионов в растворе.

Традиционный для реакции SN2 механизм Вальденовского обращения предсказывает то, что йодид покидает активированный комплекс по вектору, противоположному вектору подхода нуклеофила. Однако эксперимент Вестера показал, что вектор выброса йодида далеко не так однозначен, как это написано в учебниках по механизмам органических реакций и зависит от числа молекул воды, связанных с нуклеофилом.

Без растворителя столкновение гидроксид-иона и метилйодида протекает как столкновение шаров в биллиарде – йодид-ион продолжает движение по прямой, совмещенной с траекторией подхода ОН. Траектория ухода йодида при нуклеофильной атаке кластером ОН˙(H2O) также согласуется с классической моделью.

Однако, если в ближайшем окружении нуклеофила содержится две молекулы воды, и метилйодид взаимодействует с ОН˙(H2O)2, образуется комплекс, который до распада и выброса йодид-иона успевает развернуться, в результате чего координата и скорость выброса уходящей группы становится уже практически непредсказуемой – в этом случае Вестер зафиксировал набор случайных координат рассеивания йодид-иона.

Для интерпретации полученных экспериментальных результатов Вестер предлагает молекулрную модель наиболее энергетически низких конформаций нуклеофильных кластеров. Он предполагает, что траектория движения уходящей группы в каждом случае определяется геометрией водородного связывания в ОН˙(H2O)2.

Марселло де Миранда (Marcello de Miranda), специалист по динамическому исследованию элементарных химических реакций из Университета Лидса отмечает, что рассматривает доводы Вестера как весьма убедительные и подкрепленные экспериментальными данными, убедительно демонстрирующими различие процессов нуклеофильного замещения для нуклеофила в различном окружении.

Источник: Nat. Chem., 2012, DOI: 10.1038/nchem.1362

метки статьи: #аналитическая химия, #квантовая химия, #кинетика и катализ, #межмолекулярные взаимодействия, #органическая химия

оценить статью: 12345
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru
Комментарии к статье:
Ваше имя
Ваш e-mail, чтобы следить за обсуждением
   
Комментарий

Символ пятого P-элемента в табл. Менделеева
(латиницей, одной заглавной буквой):
   
 


Вы читаете текст статьи "Реакция SN2 не так проста, как написано в учебниках"
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru

Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXX
Контактная информация