SN1과 E1 반응을 결정짓는 요인은 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 다단계 반응으로 진행되는 SN1과 E1 반응의 경우에는 둘 다 약한 친핵체이자 약한 염기인 용매가 주로 사용되는데요, 이때 SN1과 E1 반응을 결정짓는 요인은 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 SN1(친핵성 치환, 단분자 반응)과 E1(제거, 단분자 반응)은 모두 1차 반응 속도식을 따르며, 속도 결정 단계가 카보양이온 형성이라는 공통점을 가지고 있는데요 하지만 최종 산물이 치환체냐 이중결합이냐를 결정짓는 데에는 여러 요인이 작용합니다. 우선 두 반응에서는 카보양이온 안정성이 중요한데, 3차 카보양이온은 유도 효과와 하이퍼컨쥬게이션에 의해 매우 안정하므로 SN1과 E1 반응이 잘 일어납니다.

또한 SN1과 E1은 모두 에탄올이나 물과 같은 극성 양성자성 용매에서 잘 일어나는데요 이는 용매가 양이온을 안정화시키고 음이온을 수소 결합으로 잘 용해시켜서 카보양이온 형성을 돕기 때문입니다.

다만 이러한 상황에서 온도가 높을수록 E1 반응이 더 우세합니다. 왜냐하면 제거 반응은 엔트로피(ΔS)가 증가하는 반응이기 때문에, 높은 온도에서 자유에너지 변화(ΔG = ΔH - TΔS)가 더 유리해지기 때문입니다. 감사합니다.