6.16 : E2 Reaksiyonu: Kinetik ve Mekanizma

Alkil halojenürlerin S_N2 ortanıkları ve E2 eliminasyonları uyumlu bir yol üzerinden ilerler. Nükleofil, S_N2 reaksiyonlarında alfa karbona saldırırken, güçlü bir baz görevi görür ve E2 mekanizmasında bir beta hidrojeni çıkarır. E2 eliminasyon reaksiyonlarında hız sınırlayıcı geçiş durumu, kısmen kırılmış karbon-hidrojen ve karbon-halojen bağları ve alfa ve beta karbonlar arasında kısmen oluşmuş bir pi bağı ile karakterize edilir. Beta hidrojen ve halojenür eş zamanlı olarak elimine edilir ve konjuge asit ve halojenür ile birlikte bir alken elde edilir.

E2 reaksiyonları bimolekülerdir ve reaksiyon hızının alkil halojenür ve bazın konsantrasyonlarına bağlı olduğu ikinci derece kinetiğe uygundur. Uyumlu mekanizma, C-H bağına kıyasla C-D bağını kırmak için gereken daha yüksek enerjiye dayanan döteryum izotop çalışmaları ile daha da doğrulanmıştır. Böylece hız belirleme aşamasında aktarılan hidrojen (beta hidrojen), döteryum ile ortanık edildiğinde birincil kinetik döteryum izotop etkisi gözlemlenir.

Çeşitli dehidrohalojenasyon reaksiyonları üzerine yapılan çalışmalar, hidrojenlenmiş substratın (k_H) hız sabitinin, döteryumlanmış muadilinden (k_D) 2,5-8 kat daha yüksek olduğunu ortaya koyuyor; bu da hız sınırlayıcı adımın, geçiş durumunda bir karbon-hidrojen bağının kırılmasını içerdiğini doğruluyor.

E2 mekanizması bazın kuvvetinden, substratın yapısından, ayrılan gruptan ve çözücünün türünden etkilenir. Baz, E2 hız denkleminde yer aldığından, bazın kuvveti arttıkça reaksiyon hızı da artar. Hidroksit, alkoksit ve amid anyonları gibi güçlü bazlar E2 reaksiyonlarını teşvik eder. Karbon-karbon çift bağının stabilitesi ortanıkla arttığından, daha fazla ortanık edilmiş üçüncül haloalkanlar, birincil ve ikincil haloalkanlardan daha hızlı E2 eliminasyonuna uğrar. İdeal olarak iyi bir ayrılan grup, zayıf bir konjuge bazdır. İyodür grubu halojenürler arasında en az bazik ve en iyi ayrılan gruptur.

Baz, polar protik çözücüler (su gibi) içindeki güçlü hidrojen bağları yoluyla çözülebilir, bu da onları daha az etkili hale getirir. Bu nedenle, bazın yalnızca zayıf şekilde çözündüğü polar aprotik çözücüler (aseton gibi) E2 reaksiyonlarını destekler.