Бимолекулярный механизм реакций $SE2$ аналогичен механизму $Sn2$ в том отношении, что новые связи образуются, когда разрываются старыя. Однако в механизме $Sn2$ входящие группы несут с собой пары электронов и эти орбитали могут перекрываться с орбиталями центральных атомов углерода лишь в той степени, при которой уходящие группы отделяются со своими электронами, иначе у атомы углерода имели бы больше восьми электронов на внешних оболочках.
Поскольку электронные облака отталкиваются, входящие группы атакуют молекулы субстрата с тыла под углом 180$^\circ$ к уходящим группам, так что при этом наблюдается обращение конфигураций субстрата. Если атакующими частицами являются электрофилы, несущие субстрату только вакантные орбитали, такая картина становится неприменимой и невозможной. Становится невозможно предсказать, с какой стороны происходит атака субстрата. Теоретически можно представить два главных направления атаки и соответственно два механизма: $Se2$ (с фронта) и $Se2$ (с тыла) (заряды на схеме не указаны):
Рисунок 1.
Отличительным признаком механизмов $Se2$ (с фронта) и $Se2$ (с тыла) является сохранение и обращение конфигурации продуктов реакций. Так в случае реагентов, для которых различимы возможности положения атаки нуклеофилов, при протекании процесса по механизму $Se2$ с фронта конфигурация сохраняется, по механизму $Se2$ с тыла - конфигурация обращается.
При атаке электрофилом с фронта существует и третья возможность. Часть молекулы электрофила способствует отделению уходящей группы, образуя с пей связь в тот же момент, когда образуется новая связь $C-Y$:
Рисунок 2.
Такой механизм получил называние $Sei$.
Механизм $Se2$ (с фронта)
Был проведен эксперимент, когда оптически активный втор-бутилмеркурбромид (г) обрабатывали рацемическим втор-бутилмагнийбромидом ($rs$). Продуктом взаимодействия этих веществ является ди-втор-бутилртуть, в которой одна втор-бутильная группа оптически активна, а другая рацемическая. Затем это соединение вводили в реакцию с бромидом ртути (II) и получали 2 моля втор-бутилмеркуробромида. Предполагая, что разрыв связей между атомом ртути и каждым из атомов углерода равновероятны, можно предположить стереохимию этой реакции с помощью анализа оптической активности продуктов:
Так, в случае обращения конфигурации сумма продуктов должна представлять собой рацемическую смесь:
Рисунок 3.В случае сохранения конфигурации оптическая активность продуктов должна составлять половину величины оптической активности исходного соединения:
Рисунок 4.А в случае рацемизации оптическая активность продуктов должна составлять 1/4 величины оптической активности исходного соединения, под которой понимают активность фтор-бутилмеркуробромида, который использовали для синтеза диалкильного соединения.
Рисунок 5.
Реакцию проводили в нескольких вариациях начальных условий, и во всех случаях оптическая активность продуктов составляла половину оптической активности исходного соединения, что указывало на сохранение конфигурации - т.е. это указывает, что эта реакция происходит по механизму $Se2$ (с фронта).
Механизм $Se2$ (с тыла)
Однако известны и примеры реакций, которые проходят с обращением конфигурации, что свидетельствует о механизме $Se2$ (с тыла). Так, реакция оптически активного втор-бутилнеопентилолова с бромом дает обратный втор-бутилбромид:
Рисунок 6.
Таким образом, в некоторых случаях, если наблюдается инверсия конфигурации, можно идентифицировать механизм $Se2$ (с тыла), но с помощью стереохимических исследований невозможно отличить механизм $Se2$ (с фронта) от механизма $Sei$, а во многих случаях не удается получить параметры стабильных субстратов, такие исследования непригодны для идентификации всех трех механизмов второго порядка. Одним из методов, используемых при попытке отличить механизм $Sei$ от механизмов $Se2$, заключается в изучении влияния солевых эффектов на скорость реакции. Метод заключается в том, что повышение концентрации ионов электролита, добавляют в реакционную смесь, способствует протеканию тех реакций, при которых нейтральные выходные молекулы получают заряд в переходном состоянии. Поэтому влияние солевых эффектов на реакции типа $Sei$ должны быть менее выражены, чем на реакции типа $Se2$. Так, оказалось, что реакция
Рисунок 7.
протекает по механизму $Se2$, а не по механизму $Sei$.
Протодеметаллирование алкильных металлорганических соединений переходных элементов
Реакции протодеметаллирование алкилметаллических соединений переходных элементов протекает (но не всегда) иначе, чем у рассмотренных ранее непереходных металлов. Для переходных металлов протодеметаллирование осуществляется за счет первоначальной атаки протонов кислот атомов металла, что приводит к изменению их формальной степени окисления, то есть эти реакции имеют механизм второго порядка - $SE2$ механизм. Так протодеметаллирование транс-метилхлор-бис-(триэтилфосфин) производного двухвалентной платины (соединения IV) реализуется путем начального присоединения молекул $HCl$ к платине, т.е через образование промежуточного шестикоординационного гидроплатинового соединения V, в котором платина формально имеет валентность четыре. После чего в этом промежуточном соединении происходит внутримолекулярное восстановительное элиминирование:
Рисунок 8.
Подобный $SE2$ механизм характерен и для других органометталлических соединений с переходными металлами (таких как $Os$ или $Nb$).
