Abgangsgruppe
Als Abgangsgruppe, Austretende Gruppe oder Fluchtgruppe. bezeichnet man in der Chemie den bei einer chemischen Reaktion abgespaltenen Molekülbereich. Dabei kann es sich sowohl um einzelne Atome oder Ionen, aber vor allem Moleküle und funktionelle Gruppen handeln.[1]
Ein Nucleofug ist eine Abgangsgruppe, die das bindende Elektronenpaar mitnimmt, z. B. Cl−.[2] Ein Elektrofug ist eine Abgangsgruppe, die das bindende Elektronenpaar nicht mitnimmt, z. B. H+.[3]
Güte der Abgangsgruppe
Ob eine Abgangsgruppe abgespalten wird oder nicht, hängt maßgeblich von der Stabilität des abgespaltenen Moleküls ab (Nucleofugie). Iodwasserstoffsäure (HI) ist beispielsweise eine stärkere Säure als Chlorwasserstoffsäure (HCl); deshalb wird das Iodid-Ion normalerweise in einer Substitutionsreaktion von Chlorid-Ionen ersetzt.
Solche Abschätzungen müssen stets auch Effekte wie z. B. die Solvatation in Betracht ziehen. Bei der Finkelstein-Reaktion beispielsweise wird die Tatsache ausgenutzt, dass sich Natriumiodid (NaI) in Aceton löst, Natriumchlorid (NaCl) aber unlöslich ist, um entgegen den sonst üblichen Reaktivitäten Chlorid durch Iodid zu ersetzen.
| Abgangsgruppen geordnet nach absteigender Güte[4] | |
|---|---|
| *R-N2+ | Diazoniumsalze |
| R-OR'2+ | Oxoniumionen |
| R-OSO2C4F9 | Nonaflat-Anion |
| R-OSO2CF3 | Trifluormethansulfonat |
| R-OSO2F | Fluorsulfonat |
| R-OTs, R-OMs, etc. | Tosylgruppe, Mesylgruppe und ähnliche |
| R-I | Iodide |
| R-Br | Bromide |
| R-OH2+ | (Konjugierte Säure eines Alkohols) |
| R-Cl | Chloride und Carbonsäurechloride |
| R-OHR'+ | Konjugierte Säure eines Ethers |
| R-ONO2, R-OPO(OH)2 | Nitrate, Phosphate und andere, anorganische Ester |
| R-SR'2+ | |
| R-NR'3+ | Quartäre Ammoniumverbindungen |
| R-F | Fluoride |
| R-OCOR | Ester und Säureanhydride |
| R-NH3+ | Ammoniumsalze |
| R-OAr | Phenol |
| R-OH | Alkohole und Carbonsäuren |
| R-OR | Ether und Ester |
Beispielreaktionen
Der Begriff wird bei insbesondere Substitutionsreaktionen oder Eliminierungen verwendet:
Substitutionen
Bei Substitutionen wird die Abgangsgruppe durch eine andere funktionelle Gruppe ersetzt. Ein Beispiel ist die Williamsonsche Ethersynthese:
z. B.:
$ \mathrm {\ NaOCH_{3}+CH_{3}I\longrightarrow NaI+H_{3}COCH_{3}} $
Das Alkoholat greift am positiv polarisierten Kohlenstoff der Methylgruppe an, Iodid tritt als Abgangsgruppe aus dem Molekül aus und bildet das Salz NaI.
Eliminierungen
Bei der Eliminierung unterscheidet man zwei Fälle:
Bildung einer ungesättigten Verbindung
Es folgt eine weitere Abspaltung unter Ausbildung einer Mehrfachbindung:
z. B.
$ \mathrm {\ CH_{3}CH_{2}Br\longrightarrow CH_{2}{=}CH_{2}+HBr} $
Unter bestimmten Bedingungen spaltet Bromethan Bromwasserstoff ab und wird zu Ethen. Zum Mechanismus siehe Eliminierungsreaktion.
Additions-Eliminierungsmechanismus
Der Austritt der Abgangsgruppe folgt auf eine vorherige Addition; diese Reaktion spielt insbesondere bei der Carbonylchemie eine wichtige Rolle:
z. B.
$ \mathrm {\ CH_{3}COOH+NaOCH_{3}\longrightarrow Na^{+}+(CH_{3}C(OHO^{-}){-}OCH_{3})\longrightarrow NaOH+CH_{3}COOCH_{3}} $
Aus Carbonsäure und Alkoholat bildet sich unter Abspaltung von Hydroxid ein Ester.
Einzelnachweise
- ↑ Eintrag: leaving group. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.L03493 (Version: 2.1.5).
- ↑ Eintrag: nucleofuge. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.N04246 (Version: 2.1.5).
- ↑ Eintrag: electrofuge. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.E01965 (Version: 2.1.5).
- ↑ Michael B. Smith und Jerry March: Advanced Organic Chemistry, 6. Auflage (2007), S. 501-502, ISBN 978-0471720911.