Aminit voivat osallistua E2-reaktioihin alkeenien muodostamiseksi. Kuten alkoholien OH-ryhmä, myös NH2 tai mikä tahansa muu aminoryhmä on kuitenkin melko vahva emäs, ja se on ensin muunnettava hyväksi poistuvaksi ryhmäksi.
Tämä saavutetaan metyloimalla typpi ylimääräisellä metyylijodidilla. Tämän reaktion tuote on kvaternäärinen ammoniumsuola, joka on hyvä poistuva ryhmä neutraalina amiinina:
Alkeeniin johtava E2-eliminointi saadaan aikaan hydroksidi-ionilla, joka muodostuu in situ, kun substraattia kuumennetaan Ag2O:lla:
Tätä kutsutaan Hofmannin eliminaatioreaktioksi. Tästä pitäisi tulla mieleen Zaitsevin ja Hofmaanin eliminaatiosäännöt, ja käsittelemme niitä heti sen jälkeen, kun olemme käyneet läpi eliminaation vaiheet.
Pysähdytään siis tähän vastaamaan pariin tärkeään kysymykseen.
Ensiksikin, miksei Ag2O:n sijasta käytetä vain hydroksidia ja mistä hydroksidi oikeastaan tulee, kun Ag2O:ta lisätään?
Asituksena sille, että hydroksidia ei lisätä suoraan, voi olla se, että jodidi, joka on jaksollisen järjestelmän viidennellä rivillä, on suurikokoinen ioni ja sen negatiivinen varaus estää hydroksidi-ionin pääsyn. Jodidi ei myöskään ole hyvä emäs eikä pysty suorittamaan E2:n eliminaatiota.
Nyt, mistä OH tulee ja miten on mahdollista, että kun se muodostuu in situ pystyy tekemään E2:n? Muistakaa, että hopealla on suuri affiniteetti halidi-ioneihin ja niiden saostumat ovat eräitä kuuluisia, joita opimme yleisessä kemiassa. Hopeaoksidi vangitsee siis jodidin muodostaen mukavan saostuman ja korvaten kvaternaarisen ammoniumsuolan vastaliuoksen hydroksidilla.
Tämän jälkeen hydroksidi-ioni, joka on β-hydrogeenien vieressä, voi suorittaa E2-eliminaation:
Muistakaa, että E2-eliminaatio suosii enemmän substituoitua alkeenia, kun käytetään ei-hinderoitunutta emästä:
Tämä tunnetaan nimellä Zajevin sääntö, joka selittyy enemmän substituoidun alkeenin stabiilisuudellla. Nyt on mielenkiintoista, että kvaternaarisen ammoniumsuolan eliminaation regioselektiivisyys noudattaa eri reittiä ja vähemmän substituoitu alkeeni on päätuote.
Esimerkiksi 2-aminopentaanin eliminointi tuottaa 1-penteeniä päätuotteena:
Tämä näyttää epäintuitiiviselta, mutta hyvä uutinen on, että voimme käyttää sekä elektronista että steriittistä argumenttia selittämään tämän regiokemian.
Elektroninen argumentti
Aloitetaan elektroniikasta. Meidän on ensin tiedettävä, että kvaternaarisen ammoniumsuolan aminoryhmä ei ole erinomainen poistuva ryhmä. Se on esimerkiksi huonompi poistuva ryhmä kuin kloridi, bromidi ja jodidi. Kun OH hyökkää β-vetyyn, aminoryhmä ei siis poistu juuri samaan aikaan, kun kaksoissidos muodostuu, minkä tiedämme perinteisestä E2-mekanismista. Sen sijaan aminoryhmä on edelleen paikallaan, kun C-H-sidos katkeaa, ja siksi yksinäinen pari jää hiileen sen sijaan, että se muodostaisi uuden π-sidoksen:
Vertailemalla tätä prosessia, joka tapahtuu enemmän substituoiduilla- ja vähemmän substituoiduilla hiilillä, voimme havaita, että osittaisnegatiivinen varaus asetetaan etusijalle vähemmän substituoidulle hiileen. Muistakaa, että vähemmän substituoidut karbanionit ovat vakaampia.
Siten vety poistetaan vähemmän substituoidusta β-hiilestä muodostaen vakaamman karbanionin kaltaisen siirtymätilan, joka johtaa Hofmann-tuotteeseen.
Stereerinen argumentti
Tämän selityksen ymmärtämiseksi muistetaan ensin, että E2:n eliminointi edellyttää lähtevän ryhmän ja β-vedyn antiperiplanaarista asettelua:
Vertaillaan nyt konformaatioiden energioita, kun joko enemmän tai vähemmän substituoitujen hiilien β-vedyt ovat 180o:n kulmassa ammoniumryhmään nähden.
Eliminaatiolle soveltuvaan geometriaan, jossa on mukana enemmän substituoitu β-asento, liittyy gauche-vuorovaikutus, kun enemmän substituoidun hiilen β-vety on sijoitettu vastapäätä poistuvaa ryhmää.
Toisaalta mikä tahansa metyyliryhmän protoni mahdollistaa epäedullisen gauche-vuorovaikutuksen välttämisen ja alentaa siirtymätilaa vähemmän substituoidun alkeenin muodostumiselle:
Loppujen lopuksi on syytä mainita, että tämä regiokemiallinen lopputulos havaitaan myös alkyylifluoridien eliminoinnissa. Fluoridi on huono poistuva ryhmä ja suosii Hofmannin eliminaatiotuotetta riippumatta siitä, käytetäänkö estettyä vai estämätöntä emästä: