[유기화학] 11-12. 반응성 총정리: SN1, SN2, E1, E1cB, E2 (A Summary of Reactivity)

 

1. 전체 개요

• 치환(SN1, SN2)과 제거(E1, E1cB, E2)는 기질 구조, 친핵체/염기, 용매에 따라 경쟁적으로 일어남
• 절대적인 규칙은 없으며, 경향성(trends)을 바탕으로 우세 반응을 예측함

 

 

2. 1차 알킬 할라이드 (Primary alkyl halides)

• SN2
  • 조건: 좋은 친핵체, 극성 비양성자성 용매
  • 특징: 치환 반응 우세
• E2
  • 조건: 강하고 입체적으로 큰 염기
• E1cB
  • 조건: 떠나는 그룹이 카보닐기로부터 두 탄소 떨어진 위치에 있을 때
• SN1, E1: 거의 일어나지 않음 (불안정한 1° carbocation)

 

 

3. 2차 알킬 할라이드 (Secondary alkyl halides)

• SN2
  • 조건: 약염기성 친핵체 + 극성 비양성자성 용매
• E2
  • 조건: 강염기 사용 시 우세
• SN1 / E1
  • 조건: 약염기성 친핵체 + 극성 양성자성 용매
  • allylic, benzylic 기질에서는 가능성 증가
• E1cB
  • 조건: 떠나는 그룹이 카보닐기로부터 두 탄소 떨어진 경우

 

 

4. 3차 알킬 할라이드 (Tertiary alkyl halides)

• E2
  • 조건: 염기 존재 시 우세
• SN1 / E1
  • 조건: 중성 또는 약염기성 조건 (물, 에탄올 등)
  • 두 반응이 경쟁적으로 동시에 일어남
• SN2: 거의 불가능 (입체장애)
• E1cB
  • 조건: 떠나는 그룹이 카보닐기로부터 두 탄소 떨어진 경우

 

 

5. 반응 예측 전략 요약

• 기질: 1° / 2° / 3° 여부, allylic·benzylic 여부
• 친핵체/염기: 강도와 입체장애
• 용매
  • 극성 비양성자성 → SN2, E2 유리
  • 극성 양성자성 → SN1, E1 유리
• 위 요소를 종합하여 가장 유리한 반응 경로를 판단함

 

 

6. SN2, SN1, E2, E1, E1cB 반응 총정리 표

구분	SN2	SN1	E2	E1	E1cB
반응 유형	치환	치환	제거	제거	제거
분자성	이분자 (bimolecular)	일분자 (unimolecular)	이분자	일분자	일분자(속도결정단계)
속도식	rate = k[RX][Nu⁻]	rate = k[RX]	rate = k[RX][Base]	rate = k[RX]	rate = k[Base]
단계 수	1단계	2단계	1단계	2단계	2단계
중간체	없음	carbocation	없음	carbocation	carbanion
속도결정단계	Nu⁻의 backside attack	C–X 결합 절단	C–H, C–X 동시 절단	C–X 결합 절단	C–H 결합 절단
기질 선호도	1° > 2° ≫ 3°	3° > 2° ≫ 1°	3° ≥ 2° > 1°	3° > 2° ≫ 1°	카보닐 인접 기질
Allylic / Benzylic	매우 유리	매우 유리	유리	유리	해당 없음
친핵체/염기	강한 친핵체, 약염기	약한 친핵체	강한 염기	약한 염기	강한 염기
용매 효과	극성 비양성자성	극성 양성자성	극성 비양성자성	극성 양성자성	극성 양성자성
입체화학	Walden inversion	racemization	anti-periplanar 필요	입체요구 없음	입체요구 없음
Zaitsev 규칙	해당 없음	해당 없음	일반적으로 따름	따름	따름
Isotope effect	없음	없음	있음 (C–H 절단)	없음	있음
생물학적 예	드묾	드묾	일부	일부	매우 흔함
핵심 키워드	backside attack	carbocation 안정성	anti-periplanar	SN1과 경쟁	carbanion 안정화

 

 

Problem 11-20. Tell whether each of the following reactions is likely to be SN1, SN2, E1, E1cB, or E2:

Answer.

(a) SN2

(b) E2

(c) SN1

(d) E1cB