هاليدات الألكيل بالعربي: SN1 و SN2، E1 و E2، وقاعدة سايتزيف
هاليدات الألكيل فيها رابطة C–X قطبية تخلي الكربون فقير بالإلكترونات، فالنيوكليوفيل يا يهجم على الكربون ويستبدل الهالوجين، يا يسحب هيدروجين مجاور ويطلع ألكين. هذي المحاضرة تشرح متى يصير كل مسار: SN2 و SN1 و E2 و E1، مع قوانين السرعة والكيمياء الفراغية وقاعدة سايتزيف، ومعها أدوات تفاعلية تتوقع فيها المسار بنفسك.
وش راح تتعلم في المحاضرة 9؟
1التصنيف والتسمية
- هاليد الألكيل R–X فيه الهالوجين على كربون sp³، واسمه المنهجي هالوألكان.
- التصنيف حسب عدد الكربونات على كربون C–X: ميثيل، أولي 1°، ثانوي 2°، ثالثي 3°. وفيه فينيلي وأريل وأليلي وبنزيلي.
- التسمية: الهالوجين تفرع (fluoro, chloro, bromo, iodo)، أصغر الأرقام، والترتيب أبجدي.
2التحضير والخواص
- الهلجنة بالجذور الحرة (بدء، انتشار، إنهاء) تعطي خليط، فما تنفع لتحضير هاليد معيّن.
- إضافة HX للألكينات ماركوفنيكوف، ومع HBr والبيروكسيد ضد ماركوفنيكوف (خاراش)، والنشاط HI > HBr > HCl.
- من الكحولات بـ HX و SOCl₂ و PBr₃. والخواص: غليان أعلى من الألكان بسبب ثنائي القطب، وما تذوب في الماء، وتعطي كاشف جرينيارد مع Mg.
3الاستبدال SN2
- SN2 خطوة وحدة: النيوكليوفيل يهجم من الخلف والمجموعة المغادرة تطلع بنفس اللحظة.
- Rate = k[RX][Nu⁻] رتبة ثانية، ومضاعفة التركيزين تضاعف السرعة أربع مرات.
- انقلاب فالدن في التشكيل، وترتيب الركيزة CH₃ > 1° > 2° >> 3° بسبب الإعاقة الفراغية.
4SN1 والمقارنة
- SN1 خطوتين عبر كربوكاتيون، و Rate = k[RX]، ومخطط الطاقة بقمتين.
- الناتج راسيمي غير نشط ضوئيًا، والترتيب 3° > 2° > 1°، والمذيب البروتيكي يساعده.
- هاليدات الفينيل والأريل خاملة، و SNi مع SOCl₂ يحتفظ بالتشكيل، والمجموعة المجاورة (NGP) تعطي انقلابين.
5تفاعلات النزع
- نزع HX بقاعدة قوية وحرارة يعطي ألكين (نزع β)، ونزع α يعطي كاربين.
- E2 خطوة وحدة بقاعدة قوية، و E1 عبر كربوكاتيون، و E1cB عبر كاربانيون.
- سايتزيف: الألكين الأكثر استبدالًا رئيسي، وهوفمان مع القاعدة الضخمة. والحرارة والقاعدة القوية ترجّح النزع على الاستبدال.
جرّب 5 أسئلة من بنك المدرب
أمثلة من أسئلة المحاضرة. اضغط على السؤال عشان تشوف الإجابة والتفسير.
1. هاليد الألكيل يكون فيه الهالوجين مرتبط بكربون:
- sp
- sp²
- sp³ ✓
- sp³d
في هاليد الألكيل X على كربون sp³. لو على sp² يصير فينيلي أو أريل.
2. هلجنة البيوتان بالكلور والضوء تعطي:
- 1-chlorobutane فقط
- 2-chlorobutane فقط
- خليط: 30% 1-chloro و 70% 2-chloro ✓
- ما تتفاعل
الجذور الحرة تهاجم كل الهيدروجينات، والجذر الثانوي أثبت فيطلع 2-chlorobutane أكثر.
3. SN2 يصير على:
- خطوة وحدة متزامنة ✓
- خطوتين بكربوكاتيون
- ثلاث خطوات
- خطوتين بكاربانيون
كسر C–X وتكوين C–Nu في نفس اللحظة عبر حالة انتقالية وحدة.
4. قانون سرعة SN1:
- Rate = k[RX][Nu⁻]
- Rate = k[RX] ✓
- Rate = k[Nu⁻]
- Rate = k[RX]²
الخطوة البطيئة تأين RX بروحه، فالنيوكليوفيل ما يدخل في القانون.
5. 2-bromobutane + C₂H₅O⁻ وحرارة، الناتج الرئيسي:
- but-1-ene
- but-2-ene ✓
- butan-2-ol
- butane
سايتزيف: الألكين الأكثر استبدالًا هو الرئيسي.
في المدرب أكثر من 35 سؤال لهذي المحاضرة، وكل محاولة تطلع لك 20 سؤال جديد مع تقرير بمستواك. ابدأ الاختبار
أسئلة شائعة
وش الفرق بين SN1 و SN2؟
SN2 خطوة وحدة يهجم فيها النيوكليوفيل من الخلف، وسرعتها تعتمد على تركيز الهاليد والنيوكليوفيل، وتعطي انقلاب في التشكيل وتفضّل الهاليدات الأولية. SN1 خطوتين عبر كربوكاتيون، وسرعتها تعتمد على تركيز الهاليد بس، وتعطي خليط راسيمي وتفضّل الهاليدات الثالثية.
ليش الهاليد الثالثي ما يسوي SN2؟
لأن مجموعات الألكيل الثلاث تسد طريق النيوكليوفيل من الخلف وترفع طاقة الحالة الانتقالية. وبنفس الوقت هذي المجموعات تثبّت الكربوكاتيون، فالثالثي يفضّل SN1، ومع قاعدة قوية يسوي E2.
وش هي قاعدة سايتزيف؟
في النزع، الهيدروجين ينشال من كربون β اللي عليه أقل عدد هيدروجينات، فيطلع الألكين الأكثر استبدالًا وهو الأثبت. أما مع القاعدة الضخمة مثل t-BuO⁻ فيغلب ناتج هوفمان الأقل استبدالًا.
ليش نستخدم SOCl₂ لتحويل الكحول لكلوريد؟
لأن النواتج الجانبية SO₂ و HCl غازات تطلع من الخليط، فيكون كلوريد الألكيل أسهل في التنقية.
جاهز تبدأ؟
شرح تفاعلي، أدوات تطبيقية، كويز في النهاية، وشهادة إتمام إذا جبت 80% أو أكثر.
محاضرات ثانية في الكيمياء العضوية
تسمية الألكانات والألكينات والألكاينات بقواعد IUPAC، مع أدوات ترقيم تفاعلية
المجموعات الوظيفية، التقطير التجزيئي، طرق التحضير، والتفاعلات
التسمية، cis/trans و E/Z، التحضير، الإضافة وماركوفنيكوف، والأكسدة
البنية والتسمية، الحمضية والأسيتيليد، التحضير، الهدرجة cis/trans، وإضافة HX والماء
التعريف وتجربة فوهلر، مركبات الكربون غير العضوية، طرق تمثيل المركبات الست، تفرّد الكربون، والتصنيف والمجموعات الوظيفية
الحث والحمضية، الأسهم والرنين وطاقة الرنين، +M و −M، الرابطة الهيدروجينية، وفرط الاقتران وثبات الكربوكاتيون والألكين
التسمية و cis/trans، الخواص، حرارة الاحتراق ونظرية باير، الكرسي والقارب، التحضير، وفتح الحلقة
الأيزومرات، الكيرالية وإسقاط فيشر، الإنانتيومرات والميزو، cis/trans و E/Z، تحديد R/S، والنشاط الضوئي والمخلوط الراسمي