【苦手な人が多い】薬剤師国家試験のSN反応とE反応　講義編

皆様、勉強お疲れ様です😄

本日は薬剤師国家試験の中でも難易度が高く、苦手とする方が多い「SN反応」と「E反応」について一緒に学習します🤓

立体化学や反応のメカニズムなど、色々な出題のされ方があるため、勉強もしにくいです。ただ、問われやすい内容は決まっているので、まずはそこを確実に押さえ、消去法を上手く活用すれば時間短縮にもなると思います🤔

それではいきましょう！まずは講義編です。次回の問題演習編で完成させます！

反応の見極めがむずいんですが・・・

まず最初に、苦手とする方が多い理由に「SN1、SN2、E1、E2」の見極めがつけられない！！という問題があります。

たしかに、大学の定期試験などで「どの反応が起こりますか？」のような記述試験を経験していると、そのような気持ちになるのも納得です🤔

しかし！！！

皆さんが受験するのは“薬剤師国家試験”です🙌ちゃんと過去問見てみましょう🤓

マーク式の試験で「どの反応が起こりますか？」という問題は出題しにくいです。実際、これらの反応は条件や化合物の構造により、色々な反応が起こり、複数の化合物が生成する可能性があります。

よって、仮に4つの反応を全て聞く問題が出題される場合は、明確に判断できるためのヒントがあるはずです。でないとマーク式の試験で解答が出せません。

では、どんな出題があるのかというと・・・

①SN１反応かSN2反応か？（明らかに判断できる条件あり）

②E1反応かE2反応か？（明らかに判断できる条件あり）

③最初から反応が指定されている

です🤓

したがって、SN反応かE反応か、という出題は基本的にないと思って良いです（もし出ても必ず判断できる条件があるはずです）。

実際に問題を見てみますよ☺

第99回の問103です。反応は置換反応です。なので選択肢１は「SN1反応かSN2反応か」を問われています。E反応なんて出てこないですよね🤓

第109回の問102です。E2反応って言ってますよね🤓ちなみにE反応で1題出題されるならE2です（E1ではちょっと選択肢足りなくなるかも・・・）

なので、この範囲が苦手な方はまず大学時代の記憶とは切り離してみましょう！

何の反応が起こるかという部分で手が出ないような出題はないです😄

まずは反応の仕組みと条件を押さえましょう！

前置きが長くなりましたが、少し勉強のハードルが下がったのではないでしょうか？？？

ただ、問題自体のレベルは高いものが多いので、ここからはビシビシいきますね🤮笑

まずはSN1反応とSN2反応の違い、E1反応とE2反応の違いを明確にする必要があります🤨それぞれの反応が起こりやすい条件と反応の機構を確実に押さえましょう😄それだけで選択肢削れること多いですよ🤔

SN1とSN2

SN反応は求核置換反応（Nucleophilic Substitution）です。ちなみに、カルボン酸誘導体の求核置換反応（付加-脱離反応）とは全く違いますよ！

さらにSN1とSN2に分かれます。SN1は単分子（一分子）反応、SN2は二分子反応です。

ここでの単分子や二分子は、反応速度（律速段階）に関与する化合物の数です🤓

反応の機構も大事なので、以下に示しますね🤔

SN1

基質Aから脱離基（主にハロゲン。よって「有機ハロゲン化合物の反応」とされることが多い。）が脱離し、カルボカチオン中間体が生成します。これが反応の開始段階であり、これが起こらないと反応は進みません。これが律速段階（一番遅い反応）です。カルボカチオンというのは電子が不足した不安定な状態なので、わざわざ不安定な状態に変化する反応は起こりにくいですもんね🤔

したがって、SN1反応は基質Aのみが反応速度に関わっている単分子反応となります。求核剤（Nu^-）の強さや濃度は反応速度に関与しません🤓

では、このSN1反応が起こりやすくなる基質ってどんな基質でしょうか？

ヒントは“不安定なカルボカチオン中間体”です🤨カルボカチオンが生成しないと起こらないわけですから、カルボカチオン中間体が安定（生成しやすい）なら、SN1反応が起こりやすそうですよね🤓

よってカルボカチオンの安定性「3級＞2級>1級>メチル」の順番で反応が起こりやすいです。

SN2

機構はこんな感じです。SN1との違いを明確にしておきましょう🤓中間体を経由せずに、二分子が関与して一気に反応が進みます。

では、SN2反応が起こりやすい基質はどんな基質でしょうか？

ヒントは脱離基が脱離すると同時に、求核剤が炭素に反応しているということです。

求核剤が反応しやすくないとダメですよね？以下のような基質だとどうですか？

反応する部分が込み合ってると、反応が起こりにくいんですよね🤓

よって、SN2反応の進みやすさは「メチル＞1級>2級>3級」です！

また、求核剤が強い（反応性が高い）ほどSN2反応は進みやすいですよ🤓

ここまでいかがでしょうか？SN1とSN2の違いを比較しながら整理しておきましょう🤓繰り返しますが、これだけで選択肢削れますよ🤨

ちょっと補足～SN1もSN2も起こりにくい基質～

国家試験でよく出題される基質として、SN1もSN2も起こりにくいよ、というものがあります。

ベンゼン環や二重結合に直接脱離基が結合した基質です。

SN2が起こりにくい理由は、マイナス電荷同士の反発により求核剤が近づけないから、SN1が起こりにくい理由は安定なカルボカチオン中間体が生成しないからです。

よって、SN1もSN2も起こりにくいです🤓結果だけ覚えてもＯＫ！

E1とE2

E反応とは脱離反応（elimination）です。生成物はアルケンになります。

E反応はSN反応と比べると、特に立体化学を絡めた生成物の構造が問われること多いですね🤨

E1

E1反応の機構はSN1反応と似ています。カルボカチオン中間体が生成する段階が律速である単分子反応です。

よって、E1反応が起こりやすい基質は「3級>2級>1級」となりますよ🤓（メチルはアルケン生成しないので除外です）

ここで、こんな基質だとどんな生成物になるでしょうか？

複数のアルケンが生成する場合、置換基が多い安定な生成物が主生成物となります。これをザイツェフ則やセイチェフ則と言います。

国家試験の問題を解く際は、「水素が少ない炭素から水素を脱離させる」でOKです🤓

SN1の時と同様に、塩基の強さや濃度は反応速度には無関係ですね🤓

E2

E2の重要点は

１　カルボカチオン中間体を経由しない（E1との違い）

２　Hと脱離基がアンチペリプラナーの関係にある

３　強塩基を使っている（Hを引き抜く強さが必要）

という部分です。２では立体が大きく絡むので、生成物の構造が問われやすいです🤓

ちなみに、ザイツェフ則（セイチェフ則）も関係するんですが、アンチペリプラナーが最優先です。

E2反応は、シクロヘキサンやニューマン投影式を絡めて出題されており、立体が苦手な方を叩きのめしにきます🤮苦しいですが、これを乗り越えれば点数取れますので、演習編で一緒に頑張りましょう🤓

まとめ

いかがでしょうか？

まず基本的な部分を整理しておきました。あとは問題を解きながら、ポイントの確認とプラスアルファの知識を身に付ければ、国家試験で重要な事項は網羅できると思います🤓

次回の演習編で完成させましょう😄