The tetrahedral mechanism

Bemerkungen

• Der "tetrahedral mechanism" tritt an C-Atomen mit einem doppelt gebundenem Substituenten, z.B. O, N, oder S auf. Die IUPAC-Bezeichnung lautet A_N + D_N.
• Im ersten Schritt der  Reaktion greift das Nucleophil an das Substrat an und bildet ein Zwischenprodukt, in dem beide Substituenten an das Substrat gebunden sind. Erst danach wird die Abgangsgruppe abgespalten.

R-(C=O)-X + Y| ----> R-(C-O^-)XY

R-(C-O^-)XY ----> R-(C=O)-Y + X|

("(C-O^-)XY" bedeutet, dass sowohl X, als auch Y kovalent mit ihrem freien, bzw. Bindungselektronenpaar an das C gebunden sind)

• Diese Reaktionsfolge wäre an einem gesättigten C-Atom nicht möglich, wohl aber an einem ungesättigten, da dort das zentrale C-Atom ein Bindungselektronenpaar an den doppelt gebundenen Substituenten abgeben kann und so sein Elektronenoktett beibehalten kann, und nicht über einen instabilen pentakoordinierten Übergangszustand wie bei der S_N2-Reaktion gehen muss.
• Wird die Reaktion in saurer Lösung durchgeführt so können zwei weitere Schritte hinzukommen, so dass der gesamte Vorgang dann so aussieht:

R-(C=O)-X + H⁺ ----> [R-(C=O⁽⁺⁾H)-X <--> R-(C⁽⁺⁾-OH)-X]

R-(C⁽⁺⁾-OH)-X + Y| ----> R-(C-OH)XY

R-(C-OH)XY ----> [R-(C=O⁽⁺⁾H)-Y <--> R-(C⁽⁺⁾-OH)-Y] + X|

R-(C⁽⁺⁾-OH)-Y ----> R-(C=O)-Y + H⁺

• Das Proton ist nur Katalysator. Es beschleunigt die Reaktionsgeschwindigkeit dadurch, dass das Nucleophil deutlich leichter an ein ein Elektronendefizit aufweisendes C-Atom angreifen kann, als an ein ungeladenes.

• Literatur:
  • MA 330ff
  • MS 424ff