sciencetalk

Een vraag uit de Medical College Admission Test (MCAT). De vraag luidt: "Which of the following reactions would occur between a bulky, strong base and 1-bromohexane?'
A) SN1
B) SN2
C) E1
D) E2

Het antwoord luidt: Answer: D) E2. The bulky base would not be able to attach to the bromohexane, which means a substitution, which depends on the nucleophile making a bond with the reactant, cannot occur. This eliminates answers A and B. Since Br is a good leaving group, and it is in a sterically unhindered position, primary bromine, the reaction is likely to happen in one step.

Hoewel deze redenering op zich prima te volgen is, vraag ik me een beetje af wat dan de rol van de sterke base hier is; maakt die het lokale milieu aantrekkelijker voor de eliminatie? Ze vragen naar de reactie tussen deze twee moleculen, maar de rol van de base wordt niet benoemd in de toelichting. Het is sowieso niet echt duidelijk "hoe bulky bulky is". Stel dat het een kleine, sterke base zou zijn (volgens mij dan een goed nucleofiel), hoe zou de meest waarschijnlijke reactie er dan uitzien?

De rol van de base moet je zelf beredeneren; die volgt uit het type reactie. Bij eliminatie neemt de base de H⁺ op.

Hoe bulky, bulky is, maakt niet zoveel uit voor het antwoord hier. Iemand die de stof bestudeert zou de connectie moeten maken die in het antwoordmodel ook wordt gemaakt: bulky betekent sterische hinder, en sterische hinder betekent dat er geen substitutie plaatsvindt.

Maar het is wel nogal een armzalige vraag. Enkel en alleen toetsen of iemand de vuistregels kent, terwijl nu juist de subtiliteiten zo van belang zijn. Want in het echt maakt het natuurlijk wél uit hoe bulky, en in het echt zul je met een beetje bulky base en een primair substraat ook substitutie krijgen.

Verder suggereert de vraagstelling dat je meerdere antwoorden moet kiezen, maar het antwoordmodel geeft alleen E2 als mogelijkheid. Dat is sowieso het meest dominante mechanisme, maar dan had dáár naar gevraagd moeten worden.

Verder is het voor E2 niet zo relevant dat Br^- een goede vertrekkende groep is. Dat is juist van belang bij de tweestapsreacties S_N1 en E1, omdat daar eerst de vertrekkende groep los moet komen, en dát de snelheidsbepalende stap is.

Wat betreft jouw vraag op het einde: Een sterke base is lang niet altijd een goed nucleofiel, ook niet als het klein is. Het beste voorbeeld is H^-, kleiner wordt het niet, maar H^- treedt nooit op als nucleofiel maar altijd als base. Kort door de bocht omdat het niet de kans krijgt om een nucleofiele aanval te plaatsen, omdat er al ergens een H⁺ vanaf is gevlogen en het gevormde H₂ meteen uit het mengsel verdwijnt.

Een nucleofiel is altijd een (lewis)base. Maar een goed nucleofiel is niet altijd een sterke base, en omgekeerd.

Hoi, dank voor de toelichting. Lastige is dat de MCAT preparation course wel ingaat op de Sn1- en Sn2-reactiemechanismen, maar E1- en E2-reacties buiten beschouwing laat (terwijl hier wel vragen over gesteld worden). De basis, respectievelijk in twee en in één stap(pen) de eliminatie van een groep met vervolgens vorming van een nieuwe pi-binding is mij bekend (bij E1 vorming van intermediair carbokation, bij E2 niet), evenals de competitie tussen Sn1 en E1 en Sn2 en E2, maar daar houdt mijn kennis hiervan ongeveer op. Heb je nog een site of aanrader anderszins waar het in jouw optiek correct, maar enigszins beknopt staat samengevat/toegelicht?

Ik zou het boek van Bruice aanraden. Hoofdstuk 10 en 11 (afhankelijk van de druk) gaan over nucleofiele substitutie en eliminatie, en in hoofdstuk 11 staat een soort van samenvattende paragraaf over de competitie tussen de verschillende mechanismes. Er is ook ondersteunend materiaal bij dit boek; als je je bij de uitgever (Pearson) registreert als docent heb je daar voor zover ik weet gratis toegang toe.

Dank!