E2脱離
E2脱離(ザイツェフ則):2-ブロモブタン CH3CHBrCH2CH3 + ナトリウムエトキシド NaOEt(EtOH中)→ (E)-2-ブテン + エタノール + 臭化物イオン Br⁻。塩基がβ水素を引き抜き・二重結合ができ・臭素が抜ける、この3つが同じ1段で同時に起こる(協奏)脱離反応。より置換の多い2-ブテンが主生成物になる(ザイツェフ則)。
H–CR₂–CR'₂–X + B⁻ → R₂C=CR'₂ + B–H + X⁻
塩基によるβ水素の引き抜き・π形成・脱離基の脱離が1段で協奏的に起こり、多置換アルケン(ザイツェフ則)を主に与える脱離である。
巻矢印はA=攻撃 / B=脱離・π形成 / C=プロトン移動。本文の (A)(B)(C) は図中の同色の矢印を指します。
試薬・条件EtO⁻(NaOEt・強塩基)
エトキシドO6の孤立電子対結合に使われず、原子の上に対で残っている非共有の電子対。求核剤として攻める手になる。が、臭素の隣(β位)の炭素C3についた水素H7を奪う(C)。それと同時に、C3–H7の結合電子がC2とC3のあいだに降りてきてC2=C3の二重結合をつくり(B)、玉突きでC2–Br5の結合電子が丸ごと臭素Br5へ移ってBr⁻が脱離する(B, 脱離矢印)。引き抜き・π形成・脱離が別々の段に分かれず1段で同時に起こるのがE2で、カルボカチオン炭素の上に正電荷を持つ、電子が足りず不安定な中間体。置換基の多い3級ほど安定になる。のような中間体反応の途中で一時的にできる、ある程度の寿命を持つ化学種。遷移状態とは別物である。はできない。β水素はC1のメチルにもあるが、より置換の多い(安定な)2-ブテンを与えるC3側が抜けるのがザイツェフ則脱離反応では、二重結合の置換基が多い、より安定なアルケンが主生成物になる経験則。。抜けるH7と脱離するBr5が炭素をはさんで反対側(アンチペリプラナー・二面角180°)に並ぶ配座を通り、2つのメチルが二重結合の反対側にくるE体が主に得られる。生成物は (E)-2-ブテン、エタノール(O6がH7を受け取って中性化)、臭化物イオン Br⁻。
Q.なぜ引き抜かれるβ水素H7と脱離するBr5は炭素をはさんで反対側(アンチペリプラナー)に並ぶ必要があるのか
A.C3–H7の結合電子は、切れながらそのままC2=C3のπ結合になる。このπ結合はC2–C3軸に垂直な向きに広がるので、抜けるH7が持っていた電子雲と、C2–Br5が切れて空いていく側の軌道が、C2–C3軸をはさんで一直線(反対側)に重なっていると押し引きがなめらかにつながる。同じ側(シンペリプラナー)だと軌道の重なりが悪く不利。だからH7とBr5は二面角180°のアンチで並ぶ配座を通り、この幾何が生成アルケンのE/Z二重結合が回れないために生じる、置換基の並び(シス・トランス)の違い。まで決める。
同じ中間体・対になる選択性・連続する変換など、位置の近い反応です。反応マップで全体の中での位置も見られます。
原子の保存・電子の流れ・生成物への到達を機械で検証しています。妥当な経路は複数ありえます。
| 矢印⇄結合変化の整合 | 整合 — fail=0 / check=0(全1段) |
|---|---|
| 電荷保存 | 保存 — 全段で電荷保存 |
| 中間体の鎖の連続 | 連続 — 中間体の鎖が連続 |
| 生成物への到達(内部整合) | 到達 — 看板の生成物が機構中で実際に生成 |
| 生成物の分子式 | C4H8 |
| PubChem 照合 | 未照合 — キャッシュに結果なし |