有機化学では、「この基質はSN1で反応するのか？それともE2なのか？」といった判断が頻繁に求められます。そのためには、各反応の特徴や違い、適用条件を正しく理解し、比較できることが重要です。
本章では、求核置換反応（SN1・SN2）と脱離反応（E1・E2）を徹底比較し、それぞれの機構・条件・見分け方を明確に解説します。理解を深めるために、反応機構の模式図・比較表・代表例もあわせて紹介します。
Contents
1. SN1反応（一分子求核置換）
特徴
- 2段階反応：脱離 → 求核攻撃
- 中間体にカルボカチオンが生成
- 反応速度は基質の濃度に依存（1次反応）
条件
- 基質：3級＞2級（安定なカルボカチオンを形成しやすい）
- 求核剤：弱くてもよい（溶媒など）
- 溶媒：極性プロトン性（H₂O、エタノールなど）
生成物
平面状のカルボカチオンを経由するため、立体異性体（ラセミ体）が生じやすい。
例
(CH₃)₃C–Br + H₂O → (CH₃)₃C–OH + HBr2. SN2反応（二分子求核置換）
特徴
- 1段階反応：脱離と求核攻撃が同時進行
- 遷移状態を経て結合が置換される
- 反応速度は基質・求核剤の濃度に依存（2次反応）
条件
- 基質：メチル＞1級＞2級（3級は反応しにくい）
- 求核剤：強く、陰イオン性が好ましい
- 溶媒：極性非プロトン性（DMSO, アセトニトリル）
生成物
反応は背面攻撃で進行し、立体反転（ワルデン反転）が起こる。
例
CH₃CH₂Br + OH⁻ → CH₃CH₂OH + Br⁻3. E1反応（一分子脱離）
特徴
- SN1と同様にカルボカチオンを経由
- プロトンの除去により二重結合が生成
- 1次反応（基質の濃度に依存）
条件
- 基質：3級＞2級
- 塩基：強くなくてよい（溶媒が塩基を兼ねる）
- 高温条件が有利
生成物
ザイツェフ則に従い、より置換されたアルケンが主生成物。
例
(CH₃)₃C–Br + H₂O → (CH₃)₂C=CH₂ + HBr4. E2反応（二分子脱離）
特徴
- 1段階でプロトン除去と脱離が同時進行
- 強塩基の存在が必要
- 2次反応（基質・塩基に依存）
条件
- 基質：1級～3級に対応可能
- 塩基：強い塩基（例：EtONa、t-BuOK）
- 構造：β水素と脱離基が反対向き（アンチペリプラナー）が必要
生成物
反応の立体化学が支配的で、E/Z異性も考慮される。
例
CH₃CHBrCH₃ + EtO⁻ → CH₂=CHCH₃ + EtOH + Br⁻5. SN1/SN2とE1/E2の違いを比較表で整理
| 項目 | SN1 | SN2 | E1 | E2 |
|---|---|---|---|---|
| 反応段階 | 2段階 | 1段階 | 2段階 | 1段階 |
| 中間体 | カルボカチオン | なし | カルボカチオン | なし |
| 立体化学 | ラセミ化 | 反転 | 混合 | 幾何異性体あり |
| 好ましい基質 | 3級＞2級 | メチル＞1級＞2級 | 3級＞2級 | 1級～3級 |
| 求核剤／塩基 | 弱くてもよい | 強求核剤 | 弱塩基 | 強塩基 |
| 溶媒 | 極性プロトン性 | 極性非プロトン性 | 極性プロトン性 | 様々に対応 |
6. 実践的な見分け方のポイント
- 3級基質＋弱塩基 → SN1またはE1（温度で分岐）
- 2級基質＋強塩基 → SN2またはE2（塩基のかさ高さで分岐）
- 1級基質＋強求核剤 → SN2
- 1級基質＋強塩基（かさ高い） → E2
これらの条件判断は、問題演習を通じてパターンを身につけるのが効果的です。
まとめ：反応の本質を比較して理解する
- SN1・SN2・E1・E2は似た条件で競合することが多い
- 各反応の反応段階・中間体・立体化学を理解することが大切
- 基質・求核剤・塩基・溶媒・温度で反応経路を予測できる
- 図・比較表・例題で繰り返し確認しよう
次章では、実際にこれらの反応を使った代表的な合成例や、応用的な選択性の考え方について学びます。