Номер 335, страница 77 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.335. Установите соответствие между реакцией нуклеофильного замещения и её механизмом.

Реакция нуклеофильного замещения	Механизм реакции
	$1){\mathrm{S}}_{\mathrm{N}}1$ $2){\mathrm{S}}_{\mathrm{N}}2$

А) В данной реакции бензилхлорид ($C_6H_5CH_2Cl$) реагирует с сильным нуклеофилом, цианид-ионом ($CN^-$), в полярном апротонном растворителе — диметилформамиде (ДМФ). Субстрат является первичным галогенидом, что означает малые стерические препятствия для атаки нуклеофила по механизму $S_N2$. Хотя бензильный карбокатион стабилизирован резонансно, что создает возможность для механизма $S_N1$, остальные условия — сильный нуклеофил и полярный апротонный растворитель — однозначно способствуют бимолекулярному механизму. Полярные апротонные растворители, такие как ДМФ, слабо сольватируют анионы, делая нуклеофил ($CN^-$) более активным и ускоряя реакцию $S_N2$. Таким образом, преобладает механизм $S_N2$.
Ответ: 2) $S_N2$.

Б) Реакция аллилбромида ($CH_2=CH-CH_2Br$) с азидом натрия в диметилсульфоксиде (ДМСО). Субстрат является первичным аллилгалогенидом. Как и в случае (А), он имеет малые стерические затруднения для $S_N2$-атаки и способен образовывать резонансно-стабилизированный карбокатион. Однако, азид-ион ($N_3^-$) — сильный нуклеофил, а ДМСО — полярный апротонный растворитель. Эти условия, аналогично реакции (А), сильно способствуют бимолекулярному замещению. Сильный нуклеофил и полярный апротонный растворитель — это классические условия для проведения реакции по механизму $S_N2$.
Ответ: 2) $S_N2$.

В) Реакция 4-метоксибензилбромида с муравьиной кислотой ($HCOOH$). Субстрат, 4-метоксибензилбромид, способен при диссоциации образовывать исключительно стабильный карбокатион. Электронодонорная метокси-группа ($–OCH_3$) в пара-положении дополнительно стабилизирует положительный заряд за счет эффекта сопряжения, что значительно облегчает образование карбокатиона. Нуклеофил, муравьиная кислота, является слабым. Растворитель (он же нуклеофил) — полярный протонный, что способствует стабилизации как образующегося карбокатиона, так и уходящей группы ($Br^-$). Совокупность всех этих факторов — образование очень стабильного карбокатиона, слабый нуклеофил и полярный протонный растворитель — характерна для мономолекулярного механизма замещения $S_N1$.
Ответ: 1) $S_N1$.

Г) Реакция 1-иодпропана с гидроксидом натрия в воде. Субстрат — 1-иодпропан — является первичным алкилгалогенидом. Он не способен образовывать стабильный карбокатион, поэтому механизм $S_N1$ для него не характерен. Стерические препятствия для атаки нуклеофила с тыла невелики. Нуклеофил, гидроксид-ион ($OH^-$), является сильным. Хотя реакция проходит в полярном протонном растворителе (воде), который может способствовать $S_N1$, для первичного галогенида решающим фактором является его структура, не позволяющая стабилизировать карбокатион. Поэтому реакция протекает по бимолекулярному механизму $S_N2$.
Ответ: 2) $S_N2$.