(от лат. elimino — изгоняю) — это отщепление от молекулы органического соединения атомов или атомных групп без замены их другими.
Реакция элиминирования может проходить в одну стадию (по механизму E2), либо в две стадии, (по механизму E1)[1]. Исходными веществами могут служить представители разных классов органических соединений.
Образование алкенов является следствием реакций отщепления, или элиминирования.
Подобное направление процесса обусловлено природой реагента. Напомним, что в теории Бренстеда основанием называется частица, которая присоединяет протон. Как Вы знаете, необходимым условием для этого является наличие у такой частицы орбитали, содержащей пару электронов. Это может быть как неподелённая пара электронов (n-основания, например, спирты, амины), так и пара электронов π-связи (π-основания, например, алкены, арены).
С другой стороны, частица с парой электронов называется нуклеофилом. Термин «основание» характеризует исключительно взаимодействие с протоном, тогда как термин «нуклеофил» имеет более широкое значение и относится к реакции с любым электрофилом, включая H+.
Реакции элиминирования, как и любой процесс в химии, подчиняются определённым механизмам. Один из них Вам уже известен – это образование алкена в качестве побочного продукта при нуклеофильном замещении по механизму SN1.
Первая стадия процесса в точности соответствует таковой механизма SN1 – это лимитирующая стадия, приводящая к отщеплению уходящей группы (в данном случае – молекулы воды) с образованием карбокатиона. Второй стадией в этом случае является реакция с основанием (в данном случае анионом HSO4-или молекулой спирта). Происходит отщепление протона из соседнего положения к карбокатионному центру и получается алкен. При этом, в основном, образуется наиболее замещённый алкен (правило Зайцева) с транс-конфигурацией как более устойчивый.
Подобный процесс получил название E1 – двухстадийный мономолекулярный механизм элиминирования. При этом скорость процесса зависит только от концентрации субстрата (и не зависит от концентрации основания!). Как и в случае механизма SN1, промежуточно образующийся карбокатион может подвергаться перегруппировке по тем же соображениям, что и высказанные ранее.
Для реализации механизма E1 благоприятны следующие факторы: пространственно затруднённый субстрат (третичный спирт, алкилгалогенид), слабое основание (вода, спирт, галогенид-ион).
Другой механизм элиминирования, как Вы, пожалуй, уже догадались, напоминает механизм SN2.
При этом молекула спирта или алкилгалогенида, подвергающегося превращению, «замирает» в конформации, в которой частично разорвана связь атома углерода с уходящей группой, а протон из соседнего положения частично связан с основанием (в данном примере – спирт). При этом протон, уходящая группа и два атома углерода находятся в одной плоскости, причём протон и уходящая группа расположены по разные стороны от образующейся двойной связи. Перемещение электронов связей происходит синхронно, т.е. одновременно.
 |
 |
Данный процесс получил название одностадийный бимолекулярный механизм элиминирования и обозначается символом E2. При этом скорость процесса пропорциональна как концентрации субстрата, так и концентрации основания.
Для реализации механизма E2 благоприятны следующие факторы: первичный или вторичный субстрат, сильное основание (гидроксид-ион, алкоголят и т.п.), высокая температура, низкая полярность растворителя.
Как во всем этом разобраться?
После всего прочитанного в голове возникает каша. Есть уникальный рецепт: есть ряд типичных случаев, которые от Вас и будут требовать преподаватели – уровень школьной программы. Единственный верный путь – разобраться с ними (примерами, а не преподавателями!). Всё остальное Вы можете оставить «за кадром», если хотите уберечь Ваши головы и извилины от напряжения – это Ваш выбор. С другой стороны, учить органическую химию как таблицу умножения – труд бессмысленный и бесполезный. Наверное, именно изучение органической химии древними греками способствовало созданию легенды о Лернейской гидре – одну голову отрубишь, две вырастет (шутка, конечно, но в каждой шутке есть доля правды). Органическую химию нужно научиться понимать, ведь причины, лежащие в основе тех или иных превращений одинаковы!
